Osnove linearnih ležajeva

Svi ležajevi obavljaju dvije zadaće: smanjenjem trenja omogućuju kretanje tereta u jednom stupnju slobode, a istovremeno ograničavaju kretanje u svim ostalim stupnjevima slobode. Na primjer, ležajevi osovine nose težinu vašeg automobila i smanjuju trenje, omogućujući kotačima da se lako vrte, ali ograničavajući te iste kotače na fiksnu poziciju na okviru automobila.

Inženjerski izazov ležajeva je dizajnirati dio koji je dovoljno jak da izdrži visoka statička (a ponekad i dinamička) opterećenja u fiksnim stupnjevima slobode, dok još uvijek omogućuje lako kretanje u jednoj dimenziji.

Općenito, ležajevi se mogu podijeliti na one koji dopuštaju podsklopu rotaciju u odnosu na fiksni okvir i one koji dopuštaju podsklopu da se pomiče duž ravne linije u odnosu na fiksni okvir - potonja klasifikacija ležajeva naziva se linearnim ležajevima.

Linearni ležajevi koriste se za širok raspon primjena uključujući:

Alatni strojevi: u tokarilicama, glodalicama, brusilicama, 3D printerima i drugim preciznim alatnim strojevima za vođenje i pozicioniranje glava alata i izradaka.

Industrijska automatizacija: U montažnim linijama, robotskim rukama i automatiziranim strojevima, linearni ležajevi se koriste za precizno i ​​ponovljivo kretanje. U proizvodnji poluvodiča, na primjer, proizvodne linije koriste linearne ležajeve za visoku pozicionu točnost i čistoću.

Medicinska oprema: Linearni ležajevi naširoko se koriste u medicinskoj opremi za snimanje kao što su uređaji za magnetsku rezonancu, rendgenski sustavi i oprema za automatizaciju laboratorija za pomicanje kreveta pacijenata unutar i iz stroja ili za pomicanje opreme preko i oko pacijenta.

Rukovanje materijalom i logistika: U transportnim sustavima, strojevima za sortiranje i automatiziranim sustavima za skladištenje i preuzimanje, linearni ležajevi su vrlo važni za dug život i siguran rad.

Oprema za pozornicu i zabavu: U kazališnim i filmskim dvoranama, linearni ležajevi se koriste za pomicanje rekvizita, kamera i opreme za pozornicu.

Vrste linearnih ležajeva

Općenito, linearni ležajevi imaju neku vrstu tračnice duž koje se spojni sklop pomiče u odnosu na tračnicu. Tračnica je obično ravna, ali može biti i zakrivljena, au svakom slučaju između tračnice i pokretnog sklopa postavljen je linearni ležaj.

Linearni ležaj može biti klizni ležaj izrađen od materijala niskog trenja koji je u kliznom kontaktu s vodilicom ili može sadržavati kuglične ležajeve koji su u kotrljajućem kontaktu s vodilicom.

Šina je obično dio pravokutnog profila s utorima sa strane za smještaj ležaja ili osovine kružnog presjeka u koju je umetnuta čahura ležaja.

Linearne tračne vodilice i ležajevi

Linearne vodilice su pravokutne profilne tračnice koje su pričvršćene vijcima na fiksni okvir i na koje se montiraju kolica.

Kolica sadrže kuglice ili valjke koji osiguravaju kotrljajući kontakt s vodilicom, smanjujući trenje i omogućujući slobodno kretanje duž vodilice tijekom nošenja tereta.

Slika 1: Linearna tračna vodilica I ležaj

Valjci ili kuglice u kolicima mogu biti u kavezu i stoga klasificirani kao necirkulirajući ležajevi. Oni imaju malo veće trenje, budući da kotrljajuća tijela moraju komunicirati s kavezom.

Drugi dizajn ovih linearnih ležajeva naziva se "recirkulacijski". Omogućavanjem staze za cirkuliranje kuglica u kanalu od prednjeg ruba bloka natrag do zadnjeg ruba i zatim natrag do prednjeg ruba, može se postići još niže trenje jer kuglice nisu ograničene kavezom.

Međutim, rotirajući linearni ležajevi imaju svoje izazove. Budući da se kuglice ili valjci moraju kretati između opterećenog i neopterećenog stanja (kada su u povratnom području), ovaj prijelaz uzrokuje vibracije koje su često nepoželjne. Mnogo je rada na razvoju učinjeno kako bi se smanjila ova vibracija i povećala točnost kretanja ležaja.

Slika 2: U svojim kolicima visoke preciznosti Bosch Rexroth koristi čelični segment koji se elastično deformira kako bi se kuglice ili valjci lakše kretali u opterećeno područje. Slika: Bosch Rexroth putem linearmotiontips.com

Prilikom odabira linearne vodilice i sustava ležaja treba uzeti u obzir veličinu, predopterećenje i točnost.

Predopterećenje opisuje razmak između nosača ležaja i tračnice i utječe na točnost položaja ležaja. Predopterećenje je kompromis između točnosti položaja (zbog deformacije ležaja pod opterećenjem) i trenja/života.

Progib može predstavljati problem ako, na primjer, nosač ležaja nosi dugu ruku alata, gdje su mala otklona na nosaču preuveličana duljinom poluge alata.

Linearne tračnice i ležajna kolica mogu se konfigurirati na tri načina: jedan kolica na jednoj tračnici, više kolica na jednoj tračnici i više kolica na više tračnica. Točnost sklopova linearne tračnice i ležaja može se mjeriti na sljedećih pet načina:

- tolerancija visine sklopa tračnica/vagon;

- razlika u visini između više kolica na istoj tračnici;

- tolerancija širine sklopa tračnica/vagon;

- razlike u širini između nekoliko kolica na istoj tračnici;

- paralelizam između referentnih rubova tračnice i bloka - što je posebno važno u scenarijima s više tračnica.

Linearni kuglični ležajevi

Riječ "čahura" odnosi se na zavojnicu postavljenu na osovinu. Postoje čahure koje omogućuju rotaciju osovine, ali postoje i linearne čahure koje omogućuju kretanje duž osovine i nazivaju se i linearni ležajevi. U ovom slučaju, osovina djeluje kao linearna vodilica za čahure, koje klize duž osovine.

Slika 3: Linearni ležaj odn linearna čahura

Međutim, za razliku od gore opisanog linearnog sustava tračnica, kombinacija osovine i čahure može se obrnuti: čahure ležaja mogu se pričvrstiti na fiksni okvir, a osovina može kliziti aksijalno kroz čahuru. Ove linearne čahure mogu biti klizni ležajevi izrađeni od materijala niskog trenja koji su u kliznom kontaktu s osovinom ili mogu sadržavati kuglične ležajeve koji su u kotrljajućem kontaktu s osovinom. Čahura ležaja obično je ugrađena u blok koji je dizajniran za smještaj čahure.

Žljebasti kuglični ležaj može se koristiti za osiguranje prijenosa momenta uz istovremeno kretanje duž osi osovine gotovo bez trenja. Ova konstrukcija ležaja zahtijeva osovinu s 2 do 6 utora (klizača) na površini osovine izrezane u aksijalnoj dimenziji. Na osovinu je postavljena kuglasta čahura, a kuglice se kreću u utorima.

Slika 4: Izrez kugličnog ležaja s utorima. Slika: Nippon ležaj

Opterećenje (radijalno opterećenje i opterećenje zakretnim momentom) kugličnog ležaja određuje koliko klizača treba koristiti.

Kombinirani ležajevi

Uobičajeno korišteni na stupovima viličara, složeni valjkasti ležajevi su linearni ležajevi niske preciznosti za teške uvjete rada koji se kreću u kanalu "C" profila i istovremeno nose aksijalna i bočna opterećenja.

Često postavljana pitanja o linearnim ležajevima

Koja je razlika između linearnih i kugličnih ležajeva?

Iako izraz "kuglični ležaj" često znači rotacijski ležaj, i linearni i rotacijski ležajevi mogu koristiti kotrljajuće elemente kao što su kuglice ili valjci za nošenje tereta i omogućavanje gibanja (rotacije ili pomaka). Ležaj bez kotrljajućih tijela između pokretnih dijelova naziva se "klizni ležaj" - i linearni i rotacijski ležajevi mogu biti projektirani kao klizni ležajevi. Klizni ležajevi često su jeftiniji za kupnju i održavanje, ali uzrokuju više trenja od kugličnih ležajeva.

Koja je razlika između čahure i linearnog ležaja?

Čahura je dio koji sadrži otvor za osovinu. Čahure mogu olakšati rotaciju osovine, ali se također mogu koristiti za pomicanje podsklopa duž osovine u aksijalnom smjeru. Ove čahure nazivaju se "linearni ležajevi". Ležajevi čahura mogu biti klizni ležajevi ili sadržavati kuglične ležajeve za precizan rad s niskim trenjem.

Koji je drugi naziv za linearni ležaj?

Linearni ležajevi podupiru (ili "nose") teret dok dopuštaju kretanje po linearnoj ili zakrivljenoj putanji. Drugi nazivi za ove dijelove su “linearna čahura”, "linearni klizač", "kuglasti klizač", "valjkasti klizač" ili "linearni klizač".