З моменту впровадження лінійного підшипника кульової втулки, кругового напрямника, винайденого Томсоном у 40-х роках, поле кругового лінійного напрямника Куля постійно розвивається.У міру вдосконалення вантажопідйомності, терміну експлуатації та спрощення виготовлення лінійна напрямна з тертям майже нуля використовується все ширше і ширше.З моменту впровадження квадратних та лінійних напрямних у 1970-х роках ключовим питанням для інженерів-конструкторів було: чи слід використовувати кругові чи квадратні напрямні?
Хоча різні вимоги до шліфування, притаманні конструкції, призводять до того, що початкова вартість квадратного напрямника в кілька разів перевищує круговий напрямник, нові технології виготовлення та економія масштабу дозволили квадратному напрямному сильно конкурувати з круговим напрямним у більш широкому діапазоні застосувань .Після виходу на поле верстатів використання квадратних напрямних тепер можна побачити у багатьох програмах, де колись використовувалися лише кругові напрямні.Однак продажі круглих лінійних підшипників з року в рік все одно збільшуються.Завдяки певній властивій унікальності та сприятливим характеристикам, що підходять для конкретного застосування, кульові напрямні кулі все ще користуються популярністю, головне тому, що вони круглі, а квадратні штифти іноді не вписуються в круглі отвори.
Щоб застосувати правильний тип лінійного напрямника до конкретних застосувань, інженер-конструктор повинен врахувати переваги та можливості кожного керівництва.Першим врахуванням повинні бути вимоги до проектування, які повинні враховувати навантаження, точність, жорсткість, обробку, геометричний розмір та інші важливі фактори.Загалом між цими вимогами існує взаємодія.
Квадратні напрямні вироби цілком можуть задовольнити потреби додатків з високим навантаженням, що вимагають високої жорсткості. Наприклад, максимальне навантаження 25 мм квадратної напрямної може становити до 20 кН. Працюючи паралельно між направляючими підшипника і напрямними, він може досягати точності 3 ~ 10 м / м.Кульова доріжка в цьому направляючому виробі є точно заземленою, так що напрямна точно поєднується з кулькою, тобто сидіння, яке працює на направляючій кулі, може бути лише трохи більшим за діаметр самого кульки.Це призводить до більшої площі контакту між кулькою і сидінням під навантаженням, ніж кругла направляюча збірка, де і м'яч, і внутрішнє сидіння (вал) є опуклими поверхнями.Таким чином, коли куля сплющується під навантаженням, жорсткість квадратного направляючого підшипника збільшиться в п’ять разів при навантаженні.
Квадратні напрямні рейки також можна використовувати в умовах перед навантаженням, починаючи від легкого (3% від номінального динамічного навантаження) до важкого (13% від номінального динамічного навантаження).Типове застосування квадратних напрямних підшипників - у галузі верстатобудування, що вимагає надзвичайно високої вантажопідйомності, жорсткості та акуратності.Оскільки підшипник вже зазнав початкової деформації, повторне завантаження додатково зменшує кількість деформації під навантаженням.Поки ми обговорювали підшипники зі сферичними кульковими підшипниками.Варто відзначити, що квадратні направляючі підшипники з циліндричними елементами роликового типу також доступні, якщо потрібна більша (більше ніж удвічі) вантажопідйомність, ніж квадратна кульова направляюча, не збільшуючи розмір конверта.
Після того, як квадратний напрямник може відповідати вимогам щодо вантажопідйомності, жорсткості та точності, багато інженерів не проводять подальших випробувань.Однак це призводить до зниження продуктивності системи та збільшення витрат на передову та обслуговування.Круглий напрямний виріб має безліч переваг, один з яких полягає в тому, що він може плавно працювати при монтажі на нижню поверхню гладкої поверхні з похибкою плоскості понад 150 мм / м.Коли жорсткі лінійні підшипники встановлюються на роликах, під нахилами та під кутами косого нахилу, помилки плоскості на складальній поверхні часто спричиняють зв'язування, що призводить до більш високого буксирування та скорочення терміну служби до 50%.Щоб вирішити цю проблему, в процесі складання необхідно строго обрізати відповідну поверхню, або відрегулювати кожну деталь на прокладку і відрегулювати її на нормальну роботу, що збільшить витрати.Для більш досконалих технологічних застосувань збільшуються передові та експлуатаційні витрати за рахунок підвищення вимог до обслуговування.Вартість варіюється від менш ніж 100 доларів до тисяч доларів.За допомогою круглих напрямних виробів підшипники можуть бути встановлені на звареному трубчастому каркасі або безпосередньо закріплені на бетонному заводі.
Лінійні підшипники з кульковими втулками можуть бути адаптовані до різноманітних умов завдяки їх здатності регулювати центр.Оскільки вал круглий, кульова втулка вільно обертається, коли котиться навколо вала.Висота кріплення двох сусідніх напрямних може дещо відрізнятися, і різниця від 1 до 2 мм є прийнятною, коли напрямні монтуються з інтервалом 300 мм і більше.Аналогічно, кільця корпусу на більшості кульових втулок розроблені таким чином, щоб кожний лінійний підшипник обертався на 1/2 градуса під кутом занурення та ковзання, щоб забезпечити помилки плоскості або вирівнювання.Платформа валів, яка використовується для обмеження кульової втулки та опори направляючих, зазвичай виготовляється з алюмінію, який має меншу гнучкість для адаптації до максимальної помилки паралелізму 25 м між кожним валом.Результат - ефективне завантаження з коефіцієнтом тертя від 0,001 до 0,004 при незадовільних умовах.Встановлення лінійних напрямних на зварені трубчасті рами поширене у фабричній автоматиці.У багатьох сферах застосування OEM виробничі поверхні складають труби та листовий метал.За цих умов кругові напрямні зазвичай встановлюються швидше і працюють більш плавно, ніж квадратні.
Важливою перевагою кругового направляючого виробу є те, що кругла пластина може підтримувати вал на кінці, реалізуючи кругову лінійну конструкцію підшипника, яка охоплює зазор у 12-24 рази більше діаметра вала. Ця конструкція може бути використана в різних сферах застосування, починаючи від системи козлового крана у фабричній автоматизації до вибору та розміщення модулів у машинах для зразків ДНК.Рухома вісь повністю побудована двома кінцями нерухомої осі.Незалежно від того, якою є поверхня машини між двома точками, незалежно від того, є лише одна точка, на точність пристрою це не вплине, залежить лише від точності кінцевого пристрою підтримки.Крім того, якщо ви хочете використовувати лінійний напрямник до набору гвинтових приводних систем, вам потрібно лише пробити три отвори в пластині, тобто на основі опори двох кругових напрямних і гвинтового підшипника, що найпростіше. метод зробити.З цією конструкцією немає необхідності в регулюванні під час складання.
Рішення квадратної напрямної проблеми вирівнювання вимагає використання лише однієї напрямної.Оскільки він може підтримувати крутний момент у всіх напрямках, немає необхідності використовувати квадратні напрямні підшипники в напрямних парах або навіть у парах підшипників.Для невеликих навантажень, тобто навантажень в межах несучого навантаження і обертального моменту, один квадратний направляючий підшипник може забезпечити бажане керівництво, але не всі квадратні напрямні вироби можуть бути розроблені для цього типу роботи.Це керівництво усуває проблему вирівнювання двох напрямних на поверхні, що поступово розширюється.Однак все ж слід враховувати, що квадратний напрямник не розроблений для стримування зазору та кінцевої опори шляхом вирівнювання через механізм передачі.Через ексцентричне навантаження, одна напрямна може бути непридатною для застосувань із широким слідом руху, наприклад, 300 мм.Перш ніж приймати рішення, слід перевірити норму крутного моменту напрямної та її жорсткість під навантажувальним моментом.
Гнучкість дизайну є дуже важливим фактором при виборі компонентів.Часто, для досягнення оптимальної продуктивності, компоненти повинні бути модифіковані, щоб поліпшити функціональність або відповідати бажаному простору.Підшипники квадратних напрямних є більш компактними, ніж підшипники круглої кульової втулки порівняно з номінальними навантаженнями.Таким чином, якщо геометрія підтримує системні вимоги користувача' користувач матиме досить оптимізовану оболонку.Однак, якщо потрібні модифікації, це зробити простіше в кругових системах напрямних.Круговий вал може бути налаштований різними способами, щоб кінець вала був зафіксований і міг бути використаний як конструктивний елемент у великій збірці, а також може бути центрований і радіальний через свердловини, площини та діаметри осі коробки .За допомогою кругового валу кульову втулку можна придбати окремо, що може бути притаманне бурінню сусідніх компонентів, а також алюмінію чи сталі
Вал столу відповідає.Стіл вала робить підшипник простим в монтажі і дозволяє певний запас для модифікації.
У деяких програмах пласкість може бути ще одним важливим фактором.Підшипники кулькових втулок, як правило, працюють дуже плавно, і різниця між квадратними та круглими напрямними часто відчувається рукою, хоча можуть бути незначні відмінності між компонентами та застосуванням, і зазвичай відсутні брісчі дані про площинність.Точковий контакт на опуклій поверхні між кулькою та направляючою мінімізує можливість стирання.Кульова втулка, як правило, працює при невеликому зазорі або легкому попередньому навантаженні в динамічному навантаженні від 1 до 2%, покращуючи стабільність.Через високу консистенцію та попереднє навантаження квадратні напрямні підшипники можуть використовуватися в деяких&"notch GG"; справ.У більшості випадків це можливо, але якщо потрібні підшипники класу приладів, кругові напрямні можуть бути більш вигідними.Також, завдяки своїй простої круглої геометрії, ущільнення на круговій втулці є більш надійними та створюють меншу тягу.Квадратний направляючий склоочисник повинен відповідати кульовій доріжці в напрямному, щоб досягти міцного ущільнення.
Останнє врахування при установці кругових напрямних - це полімерні втулки не кульового типу на валу.Для забезпечення хорошої навантажувальної здатності (еквівалентної 20% вантажопідйомності кульової втулки) та нижчого коефіцієнта тертя в діапазоні від 0,05 до 0,25 можна використовувати високопродуктивні матеріали підшипникового класу.Підшипники втулки можуть плавно працювати в жорстких умовах з частинками, здатними пошкодити щільно закриту кульову втулку, або можуть нормально працювати в системах кулькових підшипників, пошкоджених ударними навантаженнями.З іншого боку, шум кульового циклу може бути проблемою в кульових втулках або квадратних напрямних підшипниках, але це значною мірою не стосується цих підшипників втулки.Немає необхідності в загартованих сталевих валах з кульковою втулкою, оскільки контактні поверхні розподілені на великій площі.Вал з нержавіючої сталі може використовуватися як для чистих середовищ, таких як напівпровідники та фармацевтичні препарати, так і для суворих середовищ, таких як харчова обробка.
У багатьох випадках дизайнери мають велику гнучкість у виборі технологій.Тонка настройка продуктивності системи&№ 39 з найкращими компонентами для кожної функції дає найкраще рішення, що перетворюється на конкурентну перевагу у вартості та продуктивності.Однак для досягнення цього оптимального рішення слід враховувати загальні витрати на монтаж, а також на обробку, обробку поверхні та монтаж.