Ca o componentă de bază a mișcării mecanice de precizie, principiul pierderii sistemului de ghid liniar implică cunoștințe multidisciplinare ale mecanicii materiale, triblogiei și proiectării structurale. Sistemul de rulare a frecării în loc să alunece conceptul de proiectare a frecării, printr -un aspect structural unic pentru a obține o conducere eficientă a mișcării, dar a format și un mecanism unic de pierdere.
În primul rând, infrastructura sistemului de ghid liniar și mecanismul de funcționare
Componentele de bază ale sistemului de ghidare liniară includ șină de ghidare, glisor (suport) și corp de rulare (de obicei bilă de oțel). Ghid ca bază fixă, suprafața sa după un tratament de măcinare sau rulare de înaltă precizie, formarea unei forme specifice a pistei; Slider poartă piese mobile, iar în proiectarea internă, cu ghidul feroviar pentru a se potrivi cu ciclul pistei. Bilele de oțel, ca mediu de transmisie a forței cheie, sunt distribuite uniform între pistele de pistă ale glisorului și calea de ghidare, formând o formă „V” de contact în patru puncte sau o structură de arc gotic. Când glisorul se deplasează de -a lungul ghidului, bila de oțel se rostogolește în pistă și atinge mișcare ciclică prin dispozitivul de întoarcere. Acest mecanism ciclic permite dispersarea presiunii de contact dintre glisor și a căilor de ghidare pentru a evita uzura excesivă localizată.
În al doilea rând, principala sursă de pierdere a sistemului
Contactați oboseala corpului rulant și a cursei
Mingea de oțel în procesul de rulare ciclică și suprafața de ghidare a șinei și a sliderului de pistă produce stres de contact ciclic. Conform teoriei contactelor Hertz, zona de contact va forma o concentrație locală de stres ridicat, în încărcarea și descărcarea repetată a rolului stratului de suprafață al materialului produc treptat fisuri microscopice. Odată cu creșterea timpului de rulare, aceste fisuri continuă să se extindă, intersecția și, în cele din urmă, duc la stingerea materialelor, formarea gropii de pitting sau spiling. Această uzură de oboseală este una dintre principalele forme de pierdere a sistemului de ghidare liniară, viteza de dezvoltare și dimensiunea sarcinii, viteza de rulare, starea de lubrifiere și duritatea materialului și alți factori sunt strâns legate.
Frecare și uzură
Deși frecarea rulantă este semnificativ mai mică decât frecarea glisantă, dar există încă o anumită componentă de frecare glisantă între bila de oțel și pista de pistă (cum ar fi histerezisul elastic, alunecarea spinului). La viteze mari de funcționare sau în condiții de încărcare grea, această frecare duce la o uzură abrazivă și adezivă pe suprafața materialului. În plus, particulele de impuritate (de exemplu, praf, chipsuri metalice) din sistem intră în pistă, care poate agrava uzura abrazivă și poate accelera deteriorarea suprafețelor de ghidare și glisor.
Uzură indusă de preîncărcare
Preîncărcarea este un mijloc cheie de îmbunătățire a rigidității și exactității sistemelor de ghidare liniară. Prin instalarea bilelor de oțel cu un diametru puțin mai mare decât dimensiunea standard (de obicei clasificată în 0. 5μm), se formează o potrivire de interferență între glisor și calea de ghidare, rezultând o forță de preîncărcare. Cu toate acestea, dimensiunea forței de preîncărcare afectează în mod direct pierderea sistemului: atunci când forța de preîncărcare este prea mare, stresul de contact dintre bila de oțel și pista de pistă crește semnificativ, ceea ce duce la o rezistență crescută la mișcare, la căldură crescută, funcționarea pe termen lung poate duce la deformarea plastică a materialului și poate scurta durata de viață; Forța de preîncărcare este prea mică nu poate elimina eficient decalajul, ceea ce duce la vibrația părților în mișcare, afectând precizia de poziționare.
În al treilea rând, factorii cheie care afectează strategia de pierdere și optimizare
Materiale și tratare termică
Șina de ghidare și glisorul sunt de obicei confecționate din oțel cu conținut ridicat de crom de carbon (cum ar fi GCR15) sau oțel din aliaj, și stinse, temperat pentru a îmbunătăți duritatea suprafeței și rezistența la uzură. Selectarea rezonabilă a materialelor și procesul de tratare termică (de exemplu, stingerea carburizării, tratamentul cu nitring) poate îmbunătăți eficient rezistența la oboseală a materialului și poate încetini procesul de uzură.
Gestionarea ungerii
O lubrifiere bună poate forma o peliculă de ulei pe suprafața de contact, poate reduce coeficientul de frecare și poate inhiba uzura. Sistemul de ghidare liniară folosește de obicei grăsime de litiu sau un lubrifiant cu vâscozitate scăzută, prin duza de ulei sau dispozitivul de ungere automată pentru reînnoirea periodică. Lubrifierea insuficientă sau îmbătrânirea grăsimii va duce la un contact direct cu suprafața de contact, accelerarea uzurii; În timp ce lubrifierea excesivă poate adsorbi impurități, de asemenea, exacerbarea uzurii.
Condiții de funcționare și precizie de montare
Condițiile de funcționare (de exemplu, distribuția încărcăturii, viteza de mișcare, accelerarea) și precizia de montare (paralelism, perpendicularitate) au un impact semnificativ asupra pierderilor de sistem. Încărcările inegale provoacă tensiuni de contact locale ridicate, în timp ce erorile de montare au ca rezultat eforturi inegale pe bilele de oțel, ceea ce duce la o uzură anormală. Pierderile pot fi reduse eficient prin optimizarea proiectării distribuției sarcinii, controlarea parametrilor de funcționare și adoptarea proceselor de instalare de înaltă precizie (de exemplu, calibrarea laserului).
În al patrulea rând, contradicția și echilibrul controlului pierderii
Sistemul de ghid liniar în proiectare trebuie să cântărească relația contradictorie dintre precizie, rigiditate și viață. Creșterea preîncărcării poate spori rigiditatea sistemului și precizia poziționării, dar va crește rezistența și uzura de rulare; Reduceți preîncărcarea poate reduce pierderea, îmbunătăți sensibilitatea, dar poate sacrifica stabilitatea exactității. În plus, designul ușor (cum ar fi utilizarea glisorului din aliaj de aluminiu) poate reduce sarcina de inerție, dar scăderea rezistenței materialului poate accelera uzura. Prin urmare, sistemul de ghid liniar modern adoptă, de obicei, tehnologie de ungere inteligentă, dispozitiv de reglare a preîncărcării adaptive și proiectare de optimizare a simulării, pentru a obține controlul pierderilor și cerințele de performanță ale echilibrului dinamic și, în final, extinde durata de viață a sistemului și îmbunătățirea eficienței funcționării mecanice.
