Что такое валы линейного перемещения

Для выполнения за станком любых операций, связанных с раскроем или обработкой, требуется перемещать инструмент относительно заготовок. Все передвижения оборудования в одной плоскости по прямой называются линейными. Вращательное движение при этом преобразуется в поступательное. За исполнение подобных операций отвечает система линейного перемещения, которая должна отличаться жесткостью всех элементов, способностью выдерживать повышенные нагрузки и функционировать с высокой степенью точности.

В крупных обрабатывающих центрах рельсовые направляющие системы скольжения часто являются элементом станины и отливаются вместе с ней из чугуна

Линейные модули являются основополагающими конструктивными элементами оборудования и устанавливаются в:

станках плазменной и лазерной резки;

сверлильном и фрезеровальном оборудовании;

любых роботизированных комплексах;

конвейерных и транспортных системах.

Видео:Разновидности линейных подшипников для ЧПУ и 3D-принтеров. Как выбрать и в чем отличие?Скачать

Виды систем линейных перемещений и их элементы

Многообразие составляющих линейных систем различных типов

В зависимости от конструкции станка и его предназначения система перемещения инструмента может различаться по типу направляющих, которые является основой всего модуля.

система скольжения – все подвижные части станка перемещаются (скользят – отсюда и идет название системы) по рельсовым направляющим, которые жестко зафиксированы на станине.

Система скольжения используется на станках, работа за которыми не требует идеальной точности и высокой скорости

На рельс устанавливается второй элемент линейного модуля – каретка, выполняющая несущую функцию. Именно на ней крепятся части оборудования, которые требуют передвижения. Плавность скольжения поддерживается специальными антифрикционными смазками. Такая система отличается бесшумной работой, малым трением, ударопрочностью и высокой степенью жесткости.

система качения – за перемещение каретки и прочих подвижных элементов отвечает шарико-винтовая пара (ШВП) или ролико-винтовая пара (РВП), состоящая из винта с резьбой и гайки.

Принцип работы ШВП передачи. Такие системы обеспечивают высокую точность позиционирования инструмента и равномерность перемещения при любых скоростях

В углублениях резьбы размещены шарики/ролики, обеспечивающие преобразование вращательного движения в линейное поступательное. Еще одной разновидностью системы качения является роликовая передача, где вместо винта установлены плоские дорожки наподобие рельсов, по которым движутся роликовые подшипники. Независимо от компоновки, все системы качения характеризуются долговечностью, высокой точностью и плавностью хода, низкими потерями при трении и способностью выдерживать большие нагрузки.

Прочие элементы линейных систем:

зубчатые шестерни и рейки;

цилиндрические направляющие и валы;

подшипники (роликовые, шариковые, цилиндрические);

концевые опоры для ШВП и цилиндрических направляющих;

приводы для перемещения (серво-, электро-, пневмо- или гидропривод).

Видео:Обзор и сравнение направляющих SR, SBR, HGR. Преимущества и недостаткиСкачать

Линейный вал или рельсовая направляющая? Что выбрать?

В процессе проектирования линейных систем перемещения инженеры могут выбирать из двух вариантов. Составляющие такой системы передвижения предназначены в основном для решения следующих задач:

• быть опорой для элементов станка – нести на себе вес транспортируемой части по направлению передвижения, соблюдая при этом прямолинейность. Валы и рельсовые направляющие, выступая частью конструкции, обеспечивают ее жесткость;
• точно направлять перемещаемые части в нужном направлении с минимальным трением;
• брать на себя нагрузки, которые возникают в ходе рабочего процесса.

Читайте также: Крестовина для рулевого вала калина 2

Можно использовать линейный вал, но можно и рельсовую направляющую. От того, насколько будет правильным выбор, может зависеть многое. Неверное решение вопроса способно привести к значительным потерям по причине конструктивных или структурных изменений, недостаточной продуктивности оборудования.

Видео:Линейные подшипники, направляющие валы, опоры и ШВП | VORON.UAСкачать

Что такое линейный вал?

Линейный вал является составляющей частью системы линейных перемещений. Это цилиндрический металлический элемент, который требует высокоточного изготовления. Материалом для производства являются легированные, высокоуглеродистые стали. Для дополнительных направляющих линейных валов иногда применяется индукционная закалка с целью получения максимально надежной и стойкой к износу опоры. Валы отполированы до получения поверхностей с низким коэффициентом трения, чтобы втулка или шариковый подшипник могли перемещаться без лишних препятствий. Их производят разного размера, но и в различном исполнении (для использования в условиях агрессивной химической среды, повышенной влажности, при перепадах температуры).

Видео:Прогиб цилиндрических линейных валов. Выбор направляющих. Чпу своими руками. Проект Willi CNCСкачать

Что собой представляет рельсовая направляющая?

Рельсовая направляющая является высокоточным изделием для линейного типа перемещения. Она предназначена для применения в станках, обрабатывающих центрах, специальном оборудовании, измерительных машинах. Прецизионная рельсовая направляющая – пара направляющих рельс, между которыми расположен сепаратор с элементами качения с использованием шариков, перекрестных роликов, т. п. В таких направляющих нет системы рециркуляции элементов качения, что обеспечивает меньшее сопротивление движению. Длина рельс и сепаратора может ограничивать их ход.

В профильных рельсовых направляющих есть дорожки с телами качения. Когда каретка движется по рельсам этих направляющих, то нагрузка распределяется равномерно по дорожкам, обеспечивая отличный результат обработки материалов. При этом люфт (свободный ход) минимальный либо вообще отсутствует. Купить профильные направляющие рельсы вы можете в компании АНТРИБ, занимающейся поставками комплектующих и запчастей для промышленного оборудования. Данные рельсовые системы служат для перемещения подвижных частей станков. Их широко используют в медицинском, упаковочном, осветительном оборудовании, при обработке металла и т. д.

Видео:Направляющие (цилиндрические) валы для ЧПУ и 3D-принтеров. Есть ли разница между валами?Скачать

Плюсы и минусы

Как у линейных валов, так и рельсовых направляющих есть свои плюсы и минусы.

Вал может быть сплошным или пустотелым. Благодаря индукционной закалке, шлифованной поверхности эти детали из высокопрочной стали выдерживают значительные нагрузки и отлично справляются с поставленными перед ними задачами. Вал не требователен к использованию монтажной платформы, поскольку его подшипники нормально функционируют даже при несоответствии осей.

Минусами линейных валов считают:

• крепление только с двух сторон вала и отсутствие крепежа к рабочей поверхности станины;
• ограничение по длине в связи с провисанием.

Что касается величины подъема груза, то здесь выигрывает рельсовая направляющая. Это объясняется тем, что у нее фигурный профиль. Такая особенность конструкции позволяет вступать в контакт поверхностям на большей по размеру площади, а значит, в сравнении с линейным валом с круглыми формами обеспечивает более высокую грузоподъемность. Кроме того, рельсовые профили считаются более выносливыми при кратковременных максимальных нагрузках, чем линейные валы. К тому же еще один плюс рельсовых направляющих – одинаковая грузоподъемность во всех направлениях. В то время как в случае с круглыми валами нужно учитывать и ориентироваться на направление загрузок, влияющих на шарикоподшипники.

Читайте также: Замена сальников валов раздатки нивы шевроле

По жесткости и прочности преимущество имеет рельсовый тип направляющей. Здесь играет роль контактная площадь между поверхностями. У рельсовых направляющих процент прогиба намного ниже.

Каленые дорожки рельсовых направляющих позволяют увеличивать точность передвижения по ним. Но зато линейные валы способны самостоятельно выравниваться по ходу.

По скорости перемещения выигрыш тоже на стороне рельсовых направляющих. 5 м против 2 м в секунду. Сложная конструкция рельсовой направляющей побеждает линейный вал с небольшими возможностями перемещения шариков в свободной зоне под нагрузкой.

Итак, рельсовые направляющие характеризуют как грузоподъемные жесткие детали с неограниченной длиной перемещения. Считаются более точными в сравнении с валами, но тоже имеют ряд недостатков:

• у них высокие требования к шероховатости и прямолинейности мест креплений;
• сложность монтажа.

Видео:Линейные направляющие. Как выбрать направляющую для станкаСкачать

Заключение

Подводя итоги, можно сделать следующие выводы:

• Круглый прецизионный вал монтируется легче, чем рельсовая направляющая;
• Там, где нужна высокая точность работ, применяются рельсовые направляющие, которые обеспечивают выгоду по техническим показателям;
• Рельсовые направляющие крепят к станине по всей длине в нескольких точках, что препятствует прогибу под нагрузкой, вибрациям, обеспечивает жесткость конструкции. Они на всем протяжении передают нагрузку станине;
• Применение же линейных валов существенно снижает затраты на монтаж;
• Установка линейных валов не требует специальной подготовки поверхности, они более подходят для работы в экстремальных условиях.

Видео:Линейные подшипники: типы конструкций и сферы применения.Скачать

Рельсовые направляющие vs круглые валы

Видео:Втулка или линейный подшипник. Что лучше?Скачать

Сравнение линейных валов и рельсовых направляющих

Изобретение системы линейных направляющих относится к 1940-м годам. Тогда она практически повсеместно начала использоваться в промышленности. Однако жесткость конструкции ограничивает ее применение в области прецизионного станкостроения.

Для достижения требуемой точности и грузоподъемности взамен линейных валов в 1970-х годах начали использовать рельсовые направляющие. Это альтернативное решение позволило снизить стоимость, повысить жесткость конструкции и при этом сделать узел более компактным.

С внедрением рельсовых направляющих у конструкторов возникла проблема выбора той или иной системы линейного передвижения. Сложность принятия решения связана с тем, что линейные валы могут быть заменены рельсовыми направляющими даже там, где использовался исключительно первый вариант. Для оценки применения круглых валов или профилированных рельс существует ряд критериев, которые помогают определиться с выбором.

1. Грузоподъемность

При сравнении площади контакта шариков и дорожек качения одного типоразмера очевидно, что рельсовые направляющие выигрывают. С увеличением этого параметра грузоподъемность системы линейного движения с использованием второго варианта выше. Кроме этого, профилированные направляющие хорошо работают в условиях резкого увеличения пиковых нагрузок и характеризуются равной грузоподъемностью во всех направлениях. Что касается круглых валов, то показатели грузоподъемности этой системы зависит от направления действия нагрузки.

2. Жесткость

За счет большей площади контакта дорожек качения по сравнению с шариками прогиб рельсовой направляющие меньше, чем у круглого вала. Для увеличения жесткости рельсовые системы имеют преднатяг 2-8%, что повышает жесткость конструкции.

Читайте также: Граверы с гибким валом топ

3. Точность

Более высокие показатели точности профилированных рельсовых направляющих по сравнению с круглыми валами обеспечиваются за счет использования каленых ходовых дорожек. Несмотря на то что последняя система обладает самовыравниванием, она уступает первой по точности.

4. Скорость

Скорость движения направляющих валов не превышает 2 м/с, так как ограничены возможности сепарации шариков при входе и выходе из зоны нагрузки. В рельсовых направляющих рециркуляция происходит более сложным образом, поэтому скорость может достигать значения 5 м/с.

5. Монтаж

Обязательное условие эксплуатации профильных направляющих — крепление по всей длине для обеспечения полной поддержки всей конструкции. Круглые валы поддерживаются только на концах, при этом соотношение длины к диаметру вала значительно. Кроме того, работа подшипников линейных систем не требует соосности, поэтому нет необходимости обработки платформы перед монтажом, а также снижаются затраты на проектирование и установку.

6. Условия работы

Круглые валы могут менее требовательны к присутствию мусора, материалу, покрытиям и уплотнениям, поэтому способны работать в условиях каустического или абразивного загрязнения. Кроме того, у конструкторов имеется большой выбор вариантов уплотнителей.

7. Обслуживание

Меньшая площадь контакта шариков и ходовых дорожек у круглых валов обуславливает более низкую требовательность к смазке по сравнению с профильными направляющими. Валы и подшипники, составляющие систему линейного перемещения, — взаимозаменяемые элементы, которые изготавливаются различными производителями. Это упрощает поиск компонентов для замены вышедших из строя.

Видео:Самодельный Линейный подшипникСкачать

Преимущества рельсовых направляющих

Линейные направляющие — не всегда идеальное решение для той или иной машины и не лишены определенных недостатков. Однако, несмотря на это, использование системы линейного перемещения при конструировании технологических машин позволяет получить ряд преимуществ:

Точное позиционирование. Динамический и статический коэффициенты трения имеют небольшую разницу, поэтому при движении проскальзывание отсутствует.

Долговечность. Повышенный износ рабочих поверхностей негативно отражается на точности. В рельсовых направляющих применяется способ смазки, который увеличивает срок эксплуатации оборудования и обеспечивает высокую точность.

Высокая скорость перемещения. Низкие показатели фрикционного сопротивления обеспечивают высокоскоростное движение при незначительных тяговых усилиях.

Одинаковая грузоподъемность во всех направлениях. Система способна выдерживать нагрузки, действующие как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении.

Простота монтажа. Для обеспечения высокоскоростного линейного перемещения требуется подготовить поверхность и закрепить болтами в горизонтальной плоскости.

Простота доставки смазки. Система смазки позволяет обеспечить непрерывную и точную подачу смазочного материала на контактные поверхности.

Взаимозаменяемость. При выходе из строя элементы системы быстро заменяются на новые. В случае использования несъемных конструкций обеспечивается высокая точность настройки, которая выполняется на заводе-производителе.

Использование рельсовых направляющих дает выигрыш по показателям нагрузки, жесткости, точности и скорости перемещения. Установка круглых валов позволяет снизить стоимость машины и обеспечивает ее бесперебойную работу в тяжелых условиях. При конструировании следует объективно оценить все факторы и преимущества систем линейного перемещения, чтобы принятое техническое решение было наиболее оптимальным в каждом конкретном случае.

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/chto-takoe-valy-lineynogo-peremescheniya

  🎥 Видео

  Линейный вал, какой покупатьСкачать

  

  Линейные подшипники | Самодельный ЗАТОЧНОЙ станок | Часть 1Скачать

  

  Рассказ о том где взять вал для линейных подшипников при изготовлении кареткиСкачать

  

  Цилиндрические направляющие TBRСкачать

  

  Подшипник линейного перемещения LBCR30A-2LSСкачать

  

  🔴 Линейные подшипники. НЕТ ЛЮФТА!Скачать

  

  Энкодеры. Подробный обзор с экспериментами!Скачать

  

  Шарнирно-рычажный механизм Чебышева | Compliant mechanismsСкачать

  

  ВТУЛКИ СКОЛЬЖЕНИЯ - виды, формы, область применения.Скачать

  

  Модули линейного перемещения, серия PLLM-51Скачать

  

  Профилактическое обслуживание линейных подшипниковСкачать