Линейный подшипник или линейный слайдер — это подшипник, предназначенный для обеспечения свободного движения в одном направлении. Существует много различных типов линейных подшипников.
Моторизованные линейные направляющие, такие как направляющие станка, столы XY , роликовые столы и некоторые направляющие ласточкин хвост, являются подшипниками, перемещаемыми приводными механизмами. Не все линейные направляющие моторизованы, и немоторизованные направляющие ласточкин хвост, направляющие шарикоподшипников и роликовые направляющие обеспечивают линейное движение с низким трением для оборудования, приводимого в действие инерцией или вручную. Все линейные направляющие обеспечивают линейное движение на основе подшипников, будь то шарикоподшипники , подшипники ласточкин хвост, линейные роликовые подшипники , магнитные или жидкостные подшипники . Столы XY, линейные ступени , направляющие станка и другие усовершенствованные направляющие используют линейные подшипники для обеспечения движения по нескольким осям X и Y.
Подшипник качения обычно состоит из внешнего кольца, похожего на втулку, и нескольких рядов шариков, удерживаемых сепараторами. Сепараторы изначально изготавливались из цельного металла и были быстро заменены штамповками . Он отличается плавным ходом, низким трением, высокой жесткостью и длительным сроком службы. Они экономичны, просты в обслуживании и замене. Thomson Industries [1] (в настоящее время принадлежит Altra Industrial Motion [2] ) обычно приписывают первое производство [того, что сейчас известно как] линейного шарикоподшипника .
Подшипники качения изготавливаются в двух исполнениях: шариковые направляющие и роликовые направляющие.
Также называемые «шариковыми направляющими», шарикоподшипниковые направляющие являются наиболее распространенным типом линейных направляющих. Шарикоподшипниковые направляющие обеспечивают плавное точное движение по одноосной линейной конструкции, чему способствуют шарикоподшипники, размещенные в линейном основании, с самосмазывающимися свойствами, которые повышают надежность. Шарикоподшипниковые направляющие применяются в деликатных приборах, роботизированной сборке, шкафах, высококачественных приборах и чистых помещениях, которые в первую очередь обслуживают обрабатывающую промышленность, а также мебельную, электронную и строительную промышленность. Например, широко используемая шарикоподшипниковая направляющая в мебельной промышленности — это шарикоподшипниковая направляющая для ящиков.
Обычно изготавливаемые из таких материалов, как алюминий, закаленная холоднокатаная сталь и оцинкованная сталь , шарикоподшипниковые направляющие состоят из двух линейных рядов шарикоподшипников, содержащихся в четырех стержнях и расположенных по разным сторонам основания, которые поддерживают каретку для плавного линейного перемещения вдоль шарикоподшипников. Это линейное перемещение с низким трением может осуществляться либо приводным механизмом, либо инерцией, либо вручную. Шарикоподшипниковые направляющие, как правило, имеют более низкую грузоподъемность для своего размера по сравнению с другими линейными направляющими, поскольку шарики менее устойчивы к износу и истиранию. Кроме того, шарикоподшипниковые направляющие ограничены необходимостью установки в корпус или приводные системы.
Расстояние перемещения линейных шарикоподшипников с рециркуляцией ограничено только длиной их рельса, поскольку шарики рециркулируют внутри корпуса подшипника. Линейные шарикоподшипники без рециркуляции имеют шарики, установленные на кронштейне, и движутся только по одной оси без рециркуляции. Поскольку шарики не рециркулируют, этот тип подшипников может обеспечить чрезвычайно плавное движение. Однако расстояние перемещения линейных шарикоподшипников без рециркуляции ограничено длиной кронштейна. [3]
Также известные как скрещенные роликовые направляющие, роликовые направляющие представляют собой немоторизованные линейные направляющие, которые обеспечивают линейное движение с низким трением для оборудования, приводимого в действие инерцией или рукой. Роликовые направляющие основаны на линейных роликовых подшипниках, которые часто перекрещиваются для обеспечения более высокой грузоподъемности и лучшего контроля движения. Обслуживая такие отрасли, как производство, фотоника, медицина и телекоммуникации, роликовые направляющие универсальны и могут быть отрегулированы для соответствия многочисленным приложениям, которые обычно включают чистые помещения, вакуумные среды, обработку материалов и автоматическое оборудование.
Роликовые направляющие работают аналогично шарикоподшипниковым направляющим, за исключением того, что подшипники, размещенные внутри каретки, имеют цилиндрическую, а не шаровую форму. Ролики перекрещиваются друг с другом под углом 90° и движутся между четырьмя полуплоскими и параллельными стержнями, которые окружают ролики. Ролики находятся между дорожками качения с канавками "V", одна из которых находится на верхней каретке, а другая на основании. Обычно корпуса подшипников изготавливаются из алюминия, а ролики — из стали.
Хотя роликовые направляющие не являются самоочищающимися, они подходят для сред с низким уровнем загрязняющих веществ в воздухе, таких как грязь и пыль. Как один из самых дорогих типов линейных направляющих, роликовые направляющие способны обеспечивать линейное движение по более чем одной оси с помощью штабелируемых направляющих и двойных кареток. Роликовые направляющие обеспечивают линейный контакт по сравнению с точечным контактом, как в случае с шарикоподшипниками, создавая более широкую контактную поверхность из-за постоянства контакта между кареткой и основанием, что приводит к меньшей эрозии.
Подшипники скольжения по конструкции очень похожи на подшипники качения, за исключением того, что они скользят без использования шарикоподшипников. Если они имеют цилиндрическую форму, их часто называют втулками. Втулки могут быть металлическими, пластиковыми или даже воздушными.
Направляющие типа «ласточкин хвост» или направляющие типа «ласточкин хвост» обычно изготавливаются из чугуна, но также могут быть изготовлены из алюминия с твердым покрытием, ацеталя или нержавеющей стали. Как и любой подшипник, направляющая типа «ласточкин хвост» состоит из неподвижной линейной базы и подвижной каретки. Каретка типа «ласточкин хвост» имеет V-образный или в форме ласточкина хвоста выступающий канал, который фиксируется в соответствующей форме канавки линейной базы. После того, как каретка типа «ласточкин хвост» установлена в канал своего основания, каретка фиксируется в линейной оси канала и обеспечивает свободное линейное перемещение. Когда платформа прикреплена к каретке направляющей типа «ласточкин хвост», создается стол типа «ласточкин хвост», предлагающий расширенные возможности по грузоподъемности.
Направляющие типа «ласточкин хвост» выгодны с точки зрения грузоподъемности, доступности и долговечности. Способные к длительному перемещению, направляющие типа «ласточкин хвост» более устойчивы к ударам, чем другие подшипники, и в основном невосприимчивы к химическому, пылевому и грязевому загрязнению. Направляющие типа «ласточкин хвост» могут быть моторизованными, механическими или электромеханическими. Электрические направляющие типа «ласточкин хвост» приводятся в действие рядом различных устройств, таких как шариковые винты, ремни и кабели, которые питаются от функциональных двигателей, таких как шаговые двигатели, линейные двигатели и маховики. Направляющие типа «ласточкин хвост» представляют собой системы прямого контакта, что делает их подходящими для приложений с большой нагрузкой, включая станки с ЧПУ, челночные устройства, специальные станки и устройства для фиксации заготовок. Направляющие типа «ласточкин хвост», используемые в основном в производственной и лабораторной научной отраслях, идеально подходят для высокоточных приложений.
Направляющие могут быть сконструированы с двумя секциями или несколькими секциями. Направляющая с двумя секциями может выдвигаться только примерно на 3/4 от общей длины сжатого направляющего элемента. Составной направляющий элемент обычно состоит из трех секций: фиксированного, плавающего промежуточного элемента и секции, прикрепленной к оборудованию. Составной направляющий элемент может выдвигаться по крайней мере на длину сжатого направляющего элемента и, как правило, немного больше. В случае с направляющими для стоек это позволяет оборудованию полностью выдвигаться из стойки, обеспечивая доступ для обслуживания или подключения кабелей и т. п. к задней части оборудования.
Направляющие стойки специально предназначены для монтажа оборудования в 19-дюймовые стойки или 23-дюймовые стойки . Они могут быть с подшипниками скольжения, шариковыми подшипниками или роликовыми подшипниками. Они имеют размер, подходящий для установки в стойки с монтажными фланцами на концах для сопряжения с монтажными отверстиями в стойках. В некоторых случаях один монтажный фланец формируется в направляющей стойки с адаптерным кронштейном, прикрепленным к другому концу, для размещения различной глубины стойки. Внешний фиксированный элемент крепится к стойке, а внутренний подвижный элемент обычно привинчивается к боковой стороне монтируемого оборудования. Направляющие стойки обычно представляют собой составные или трехкомпонентные направляющие, обеспечивающие полное выдвижение монтируемого оборудования, и обычно включают в себя положение для скольжения внутреннего элемента полностью свободно, чтобы можно было извлечь оборудование из стойки. Они также могут включать в себя упоры, чтобы предотвратить случайное вытягивание оборудования из стойки без освобождения стопорного механизма.
Могут быть фирменные конфигурации, которые, например, могут крепиться к оборудованию без использования винтов или могут быть закреплены в соответствующим образом спроектированной стойке. Но базовая геометрия остается той же, независимо от того, как они монтируются.
Шариковые шлицы ( шарикоподшипники шлицевого типа ) — это особый тип подшипников линейного перемещения, которые используются для обеспечения почти без трения линейного перемещения, позволяя элементу одновременно передавать крутящий момент. По всей длине вала имеются канавки (таким образом, образуя шлицы ), внутри которых вращаются шарикоподшипники. Внешняя оболочка, в которой находятся шарики, называется гайкой, а не втулкой , но не является гайкой в традиционном смысле — она не может свободно вращаться вокруг вала, но может свободно перемещаться вверх и вниз по валу. Для перемещения вала любой значительной длины гайка будет иметь каналы, по которым шарики рециркулируют, работая так же, как шариковый винт .
Увеличивая площадь контакта шарикоподшипников на валу примерно до 45 градусов, боковая нагрузка и способность выдерживать прямую нагрузку значительно увеличиваются. Каждая гайка может быть индивидуально предварительно нагружена на заводе, чтобы уменьшить доступный радиальный люфт и обеспечить жесткость. Этот процесс не только увеличивает площадь контакта, увеличивая возможности прямой нагрузки, но и ограничивает любое радиальное перемещение, увеличивая возможности момента нависания. Это создает более прочную конструкцию, которая может выдерживать очень напряженную рабочую среду.