Като основен компонент на прецизното механично движение, принципът на загуба на линейната водеща система включва мултидисциплинарни познания по материална механика, трибология и структурен дизайн. Системата за търкаляне на триене вместо концепция за плъзгане на триене, чрез уникално структурно оформление за постигане на ефективна проводимост на движението, но също така формира уникален механизъм за загуба.
Първо, механизмът за линейна водеща система и механизъм за работа
Основните компоненти на линейната водеща система включват водеща релса, плъзгач (скоба) и валцовано тяло (обикновено стоманена топка). Ръководство като фиксирана основа, неговата повърхност след високо прецизно смилане или търкаляне, образуване на специфична форма на пистата; Плъзгачът носи движещи се части, а във вътрешния дизайн с водещата железопътна пътека, за да съответства на цикъла на пистата. Стоманените топки, като основна среда за предаване на сила, са равномерно разпределени между състезанията на плъзгача и водача, образувайки четириточкова контактна форма "V" или готична дъга. Когато плъзгачът се движи по водача, стоманената топка се търкаля в пистата и постига циклично движение през крайното устройство за връщане. Този цикличен механизъм позволява контактното налягане между плъзгача и водача да се разпръсне, за да се избегне локализирано прекомерно износване.
Второ, основният източник на загуба на системата
Контакт с умора на подвижното тяло и пистата
Стоманената топка в процеса на циклично търкаляне и повърхността на водещата релса и плъзгащата се състезателна пътека произвежда циклично контактно напрежение. Според теорията за контакт на Херц, контактната зона ще образува локална концентрация на висока напрежение, при многократното натоварване и разтоварване на ролята на повърхностния слой на материала постепенно произвежда микроскопични пукнатини. С увеличаването на времето на работа тези пукнатини продължават да се разширяват, пресичат и в крайна сметка водят до материал за разпръскване, образуването на яма или разпръскване на яма. Това износване на умора е една от основните форми на загуба на линейна водеща система, скоростта на развитието му и размера на натоварването, скоростта на работа, състоянието на смазване и твърдостта на материала и други фактори са тясно свързани.
Триене и износване
Въпреки че триенето на търкаляне е значително по -ниско от плъзгащото се триене, но все още има определен компонент на плъзгащо се триене между стоманената топка и пистата (като еластична хистерезис, въртящо се плъзгане). При високи работни скорости или при тежки условия на натоварване това триене води до абразивно и лепило на повърхността на материала. В допълнение, примесните частици (напр. Прах, метални чипове) в системата влизат в пистата, което може да изостри абразивното износване и да ускори увреждането на повърхностите на водача и плъзгача.
Продуцирано от предварително зареждане
Предварителното зареждане е ключово средство за подобряване на твърдостта и точността на линейните водещи системи. Чрез инсталирането на стоманени топки с диаметър, малко по -голям от стандартния размер (обикновено степенуван в 0. 5 μm), се образува намеса между плъзгача и водача, което води до сила на предварително зареждане. Въпреки това, размерът на силата на предварителното натоварване влияе пряко върху загубата на системата: когато силата на предварителното натоварване е твърде голяма, контактното напрежение между стоманената топка и пистата се увеличава значително, което води до повишена устойчивост на движение, повишена топлина, дългосрочната работа може да доведе до пластична деформация на материала и да се скъса живота на умора; Предварителната сила е твърде малка не може ефективно да елиминира празнината, което води до вибрация на движещи се части, влияещо върху точността на позициониране.
Трето, ключовите фактори, влияещи върху стратегията за загуба и оптимизация
Материали и топлинна обработка
Водещата релса и плъзгача обикновено са изработени от стомана с високо съдържание на въглероден хром (като GCR15) или легирана стомана и гасени, закалени, за да подобрят твърдостта на повърхността и устойчивостта на износване. Разумен избор на материал и процес на обработка на топлината (напр. Карбуризиращо гасене, лечение с азот) може ефективно да подобри устойчивостта на умора на материала и да забави процеса на износване.
Управление на смазване
Доброто смазване може да образува маслен филм на контактната повърхност, да намали коефициента на триене и да инхибира износването. Линейната водеща система обикновено използва литиева мазнина или нисък вискозитет смазка, през маслената дюза или автоматичното устройство за смазване за периодично попълване. Недостатъчното смазване или стареенето на мазнини ще доведе до директен контакт с контактната повърхност, ускорявайки износването; Докато прекомерното смазване може да адсорбира примеси, също изострящото износване.
Условия за работа и точност на монтаж
Условията за работа (напр. Разпределение на натоварването, скорост на движение, ускорение) и точност на монтаж (паралелизъм, перпендикулярност) оказват значително влияние върху загубите на системата. Неравномерните натоварвания причиняват високи местни контактни напрежения, докато грешките в монтажа водят до неравномерни напрежения върху стоманените топки, което води до ненормално износване. Загубите могат да бъдат ефективно намалени чрез оптимизиране на дизайна на разпределението на натоварването, контролирането на работни параметри и приемането на процеси с висока точност (напр. Лазерно калибриране).
Четвърто, противоречието и баланса на контрола на загубите
Линейната водеща система в дизайна трябва да претегля противоречивата връзка между прецизността, твърдостта и живота. Увеличаването на предварителното натоварване може да подобри твърдостта на системата и точността на позициониране, но ще увеличи съпротивлението и износване на теча; Намаляването на предварителното натоварване може да намали загубата, да подобри чувствителността, но може да жертва стабилността на точността. В допълнение, лекият дизайн (като използването на плъзгач на алуминиева сплав) може да намали инерционния товар, но спадът на здравината на материала може да ускори износване. Следователно, съвременната линейна водеща система обикновено приема интелигентна технология за смазване, адаптивно устройство за регулиране на предварително зареждане и дизайн на оптимизация на симулацията, за да се постигнат изисквания за контрол на загубите и ефективност на динамичния баланс и в крайна сметка удължават живота на експлоатацията на системата и подобряване на ефективността на механичната работа.
