Když stroj používá lineární ložiska s kruhovým hřídelem,lineární hřídelnení jen jednoduchá ocelová tyč. Je to pojezdová plocha celého lineárního pohybového systému. Pokud je hřídel příliš měkká, nedostatečně rovná, špatně dokončená nebo neodpovídající ložisku, systém se může stát hlučným, uvolněným, obtížně pohyblivým nebo se může opotřebovat mnohem rychleji, než se očekávalo.
Pro mnoho kupujících volba alineární hřídel pro lineární ložiskana první pohled vypadá jednoduše. Mohou kontrolovat pouze průměr a délku. Ale ve skutečné montáži stroje musí ložisko a hřídel spolupracovat jako jeden systém. Můžete si prohlédnout DLYlineární hřídelmožnosti při porovnávání plných hřídelí, chromovaných hřídelí, podepřených hřídelí a hřídelí vyrobených na zakázku.
Tento článek vysvětluje, jak vybrat alineární ložiskový hřídelz praktického inženýrského hlediska, včetně typu ložiska, průměru hřídele, tvrdosti, materiálu, povrchové úpravy, způsobu uložení, lícování ložisek, opracování konců a jednoduché kontroly průhybu.
1. Začněte s typem ložiska
Před výběrem hřídele si nejprve ověřte, jaký druh lineárního ložiska bude použit.
Nejběžnější konstrukcí je lineární ložisko s kruhovou hřídelí, jako jsou ložiskové jednotky typu LM, LME, LMF, LMK nebo SCS. Tato ložiska obvykle běží na kalené a broušené kruhové lineární hřídeli.
Pro tento typ aplikace musí mít hřídel vhodnou povrchovou tvrdost, toleranci průměru, přímost a povrchovou úpravu. Normální kulatá tyč se nedoporučuje, protože její povrch nemusí být dostatečně tvrdý nebo přesný pro dlouhodobý-pohyb ložiska.
Pokud je ložisko standardní lineární kuličkové ložisko, odpovídající hřídel je obvykle přesná kruhová lineární hřídel. Pokud je hřídel podepřena hliníkovou podpěrou po celé délce, stává se nosným lineárním hřídelovým systémem, často používaným společně s lineárními ložisky otevřeného typu.
Při výběru lineárních ložisek a hřídelí by tedy první otázka měla znít:jaký typ ložiska poběží na této hřídeli?To rozhoduje, zda má být hřídel plný kulatý hřídel, podepřený hřídel, dutý hřídel, chromovaný hřídel, hřídel z nerezové oceli nebo hřídel obrobený na zakázku.
2. Zvolte správný průměr hřídele
Průměr hřídele je nejzákladnějším parametrem, ale nelze jej vybrat pouze podle prostoru nebo ceny.
Větší průměr obvykle poskytuje lepší tuhost a nižší průhyb. Menší průměr je lehčí a levnější, ale při zatížení se může snadněji ohýbat. Pokud se hřídel během provozu ohne, lineární ložisko nemusí hladce klouzat, i když je ložisko samo o sobě dobré.
Běžné průměry hřídele lineárních ložisek zahrnují 8 mm, 10 mm, 12 mm, 16 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 40 mm, 50 mm a větší velikosti. Pro lehká zařízení, malá automatizační zařízení, 3D tiskárny, měřicí přístroje a malé posuvné mechanismy se často používají hřídele 8 mm až 16 mm. U středně náročných automatizačních strojů, balicích zařízení, dřevoobráběcích strojů a obecných průmyslových pohybových systémů jsou běžnější hřídele o průměru 20 mm až 30 mm.
Pro větší zatížení nebo delší dráhu pojezdu jsou obvykle vyžadovány větší průměry hřídele. Když je délka pojezdu dlouhá, je průhyb hřídele důležitější. V tomto případě výběr pouze podle vnitřního průměru ložiska nestačí. Je třeba vzít v úvahu zatížení, vzdálenost mezi podpěrami, směr instalace a požadovanou přesnost.
Jednoduchý referenční vzorec pro průhyb hřídele:
δ = F × L³ / 48 × E × I
I = π × d⁴ / 64
δ=průhyb hřídele, F=zatížení, L=rozpětí podpory, E=modul pružnosti, I=moment setrvačnosti a d=průměr hřídele. To znamená, že průhyb hřídele se rychle zvyšuje, když se rozpětí podpory prodlužuje. To také znamená, že tuhost hřídele se výrazně zlepšuje, když se zvětšuje průměr hřídele.
| Rozsah průměru hřídele | Společná aplikace | Poznámka k výběru |
|---|---|---|
| 8 mm - 16 mm | Malá automatizační zařízení, 3D tiskárny, měřicí přístroje a lehké posuvné mechanismy | Vhodné pro malou zátěž a krátký zdvih |
| 20 mm - 30 mm | Balicí zařízení, dřevoobráběcí stroje a obecné průmyslové pohybové systémy | Běžná řada pro středně-zátěžové lineární ložiskové systémy |
| 40 mm a více | Dlouhý pojezd, větší zatížení a velké vodicí konstrukce | Pečlivě zkontrolujte průhyb hřídele; může být zapotřebí podepřený hřídel |
3. Srovnejte průměr hřídele s otvorem ložiska
Lineární hřídelová ložiska jsou vyráběna pro konkrétní průměry hřídele. Například ložisko LM20UU je určeno pro hřídel o průměru 20 mm. Ložisko LM25UU je určeno pro hřídel 25 mm.
Hřídel a ložisko musí správně lícovat. Pokud je hřídel příliš malá, ložisko může mít vůli, vibrace nebo nestabilní pohyb. Pokud je hřídel příliš velká, ložisko může být těsné, hlučné nebo se může obtížně pohybovat.
U standardních lineárních ložisek s kruhovým hřídelem by měl průměr hřídele odpovídat tolerančnímu rozsahu doporučenému výrobcem ložiska. Ve většině případů je vyžadována přesná kalená hřídel s řízenou tolerancí průměru. To je důvod, proč by lineární ložiska a hřídele měly být vybírány společně, místo aby byly považovány za dvě nesouvisející části.
4. Zkontrolujte tvrdost hřídele
Tvrdost je jedním z nejdůležitějších faktorů pro hřídel lineárního ložiska.
Lineární kuličková ložiska mají kuličky odvalující se po povrchu hřídele. Pokud je povrch hřídele příliš měkký, mohou kuličky po opakovaném pohybu zanechávat stopy, vytvářet stopy opotřebení nebo poškodit povrch hřídele. Jakmile je povrch hřídele poškozen, pohyb bude hrubý a hlučný.
Pro standardní aplikace lineárního pohybu se běžně používají kalené lineární hřídele. Tvrdost povrchu se často pohybuje kolem 58-62 HRC, v závislosti na materiálu a výrobním procesu.
Kalená a broušená hřídel poskytuje lepší odolnost proti opotřebení a delší životnost. Je to důležité zejména pro nepřetržitý pohyb, vysokofrekvenční{1}}provoz nebo aplikace s vyšší zátěží. Pro průmyslová zařízení, automatizační stroje, CNC-systémy a sestavy exportních strojů je obvykle bezpečnější volbou správně kalený lineární ložiskový hřídel.
5. Věnujte pozornost povrchové úpravě
Povrch hřídele je oběžná dráha pro lineární ložisko. Hrubý povrch zvýší tření, hluk a opotřebení ložisek.
Dobrý lineární systém uložení hřídele by měl mít hladký povrch hřídele. Hřídel by měla být broušena nebo jemně zpracována, aby byl zajištěn stabilní kontakt s ložiskovými kuličkami.
Pokud povrch není dostatečně hladký, ložisko se může stále pohybovat, ale pohyb nebude čistý. V reálném provozu stroje se to může projevit jako vibrace, hluk, nerovnoměrný skluz nebo rychlejší ztráta mazání.
Pro kupující, kteří porovnávají různé dodavatele hřídelí, je povrchová úprava často jedním z detailů, který ukazuje skutečný rozdíl v kvalitě. Dvě hřídele mohou na fotkách vypadat podobně, ale jejich pocit z chodu a životnost se mohou po sestavení velmi lišit.
6. Zvažte přímost pro dlouhé hřídele
U dlouhých lineárních hřídelí je velmi důležitá přímost.
Krátká hřídel může dobře běžet i s malou odchylkou. Ale u dlouhých hřídelí může i mírné ohnutí ovlivnit pohyb. Ložisko může být v některých polohách těsné a v jiných uvolněné. V některých případech může stroj potřebovat větší sílu, aby se mohl pohybovat celým zdvihem.
To je zvláště běžné, když se hřídel používá v zařízeních s dlouhým pojezdem, řezacích strojích, automatizačních rámech, posuvných stolech nebo velkých vodicích konstrukcích.
Pokud je délka hřídele dlouhá, kupující by měli potvrdit požadavek na přímost u dodavatele. Měli by také zvážit způsob balení a přepravy, protože dlouhé hřídele se mohou během přepravy poškodit nebo ohnout, pokud nejsou správně zabaleny. Pro aplikace s velmi dlouhým pojezdem nebo velkým zatížením mohou být podepřené lineární hřídele lepší než plně nepodporované hřídele.
7. Rozhodněte se mezi nepodporovanou a nesenou hřídelí
Existují dva běžné způsoby použití kruhových lineárních hřídelí.
První je nepodepřená hřídel. Je upevněn na obou koncích nebo namontován s podpěrami hřídele. Tato struktura je jednoduchá a široce používaná v lehkých a středních-aplikacích. Pokud je však hřídel dlouhá nebo břemeno těžké, může se uprostřed ohnout.
Druhým je podepřený lineární hřídel. Kulatý hřídel je po celé délce namontován na hliníkové nosné liště. Tato struktura poskytuje lepší podporu a snižuje průhyb. Často se používá s lineárními ložisky otevřeného typu nebo ložiskovými bloky SBR/TBR.
Pokud má stroj krátký zdvih a malé zatížení, může stačit nepodepřený hřídel. Pokud má stroj delší zdvih, větší zatížení nebo potřebuje lepší stabilitu, je obvykle vhodnější systém podepřených hřídelí.
| Způsob podepření hřídele | Odpovídající typ ložiska | Vhodný stav |
|---|---|---|
| Nepodporovaný kruhový lineární hřídel | Lineární ložiska typu LM, LME, LMF, LMK, SCS | Krátký zdvih, lehké až střední zatížení a jednoduchá konstrukce |
| Podepřený lineární hřídel | Lineární ložiska otevřeného typu, ložiskové bloky SBR nebo TBR | Delší zdvih, vyšší zatížení a požadavek na lepší tuhost |
| Profilové lineární vedení | Sladěný lineární vodicí blok | Vyšší přesnost, vyšší tuhost nebo větší zatížení |
To je důležitý bod při výběru lineárních ložisek s kruhovou hřídelí. Typ ložiska, způsob uložení hřídele a směr zatížení se musí vzájemně shodovat.
8. Zvolte správný materiál a povrchovou úpravu
Nejběžnějším materiálem pro lineární ložiskovou hřídel je ložisková ocel s vysokým obsahem uhlíku nebo středně uhlíková ocel s povrchovou kalenou úpravou. Tento typ hřídele poskytuje dobrou tvrdost, odolnost proti opotřebení a nákladovou výkonnost.
Pro běžné vnitřní stroje se široce používají standardní kalené ocelové hřídele. Pro vlhká prostředí, potravinářské stroje, lékařské vybavení, balicí stroje nebo stroje vystavené vlhkosti lze zvážit lineární hřídele z nerezové oceli.
Pro aplikace, které vyžadují lepší ochranu proti korozi, lze také použít chromované lineární hřídele. Chromování zlepšuje odolnost proti korozi a životnost povrchu. Je vhodný pro některá prostředí, kde mohou běžné hřídele snadněji rezivět.
| Možnost hřídele | Tvrdost / Vlastnosti povrchu | Doporučené použití |
|---|---|---|
| GCr15 kalená lineární hřídel | Vysoká povrchová tvrdost a dobrá odolnost proti opotřebení | Standardní lineární ložiska, automatizační zařízení a kontinuální pohyb |
| Lineární hřídel C45 | Dobrá obrobitelnost a nákladová výkonnost | Všeobecné průmyslové stroje a ekonomické vodicí systémy |
| Pochromovaná lineární hřídel | Lepší ochrana proti korozi a odolnost povrchu | Vlhké dílny nebo aplikace vyžadující lepší odolnost proti korozi |
| Lineární hřídel z nerezové oceli | Lepší odolnost proti korozi; tvrdost závisí na třídě a úpravě | Potravinářské, lékařské, vlhké nebo speciální vybavení |
Materiál by se neměl vybírat pouze podle ceny. Mělo by odpovídat pracovnímu prostředí, stavu mazání, zatížení a předpokládané životnosti.
9. Přemýšlejte o směru zatížení a instalaci
Lineární ložiskové hřídele se často používají v horizontálních pohybových systémech, vertikálních zvedacích konstrukcích nebo šikmém pohybu.
Při horizontální instalaci je hlavním problémem průhyb hřídele pod hmotností pohyblivých částí. Při vertikální instalaci může být hřídel použita hlavně pro vedení, zatímco další součást, jako je kuličkový šroub, vodicí šroub, válec nebo pohon, zajišťuje hnací sílu.
U některých strojů se používají dvě paralelní hřídele společně. V tomto případě je vyrovnání mezi dvěma hřídeli velmi důležité. Pokud nejsou dva hřídele rovnoběžné, lineární ložiska se mohou při pohybu zablokovat.
Mnoho problémů s ložisky není způsobeno samotným ložiskem. Jsou způsobeny nesouosostí hřídele, špatným montážním povrchem, nesprávným uložením hřídele nebo nerovnoměrnou instalací. Při výběru lineárních hřídelových ložisek a hřídelí je tedy třeba od začátku zvážit způsob instalace.
10. Zvažte mazání a údržbu
I když jsou hřídel a ložisko správně vybrány, mazání je stále nutné.
Lineární ložiska potřebují mazání, aby se snížilo tření, hluk a opotřebení. Suchý povrch hřídele může způsobit hrubý pohyb a zkrátit životnost jak ložiska, tak hřídele.
Pro běžné aplikace lze použít tuk nebo vhodný mazací olej. Přesný způsob mazání závisí na konstrukci ložiska, rychlosti, pracovním prostředí a návycích údržby.
V prašném prostředí by měla být šachta také chráněna před znečištěním. Prach, třísky a tvrdé částice se mohou dostat do ložiska a poškrábat povrch hřídele. Pokud stroj pracuje v drsném prostředí, může být zapotřebí těsnění, kryty nebo pravidelné čištění.
11. Neignorujte obrábění konců hřídele
Mnoho lineárních hřídelí vyžaduje před instalací opracování konců. To může zahrnovat řezání na délku, vrtání, závitování, srážení hran, obrábění drážek pro pero, drážky pro pojistné kroužky nebo vlastní koncové kroky.
Pokud je hřídel zakoupena pouze jako surová standardní délka, kupující ji možná bude muset před montáží znovu zpracovat.
Pro výrobce strojů může zakázkové obrábění hřídele ušetřit čas a snížit problémy s instalací. Pomáhá také zajistit, aby hřídel odpovídala skutečné konstrukci stroje.
Při zasílání dotazu je užitečné poskytnout výkres nebo vysvětlit požadovanou délku, velikost otvoru, velikost závitu, způsob montáže a požadavek na toleranci. Dodavatel s možností výroby hřídelí a obrábění může obvykle poskytnout kompletnější řešení namísto prodeje pouze standardních tyčí.
12. Zkontrolujte pracovní prostředí
Pracovní prostředí ovlivňuje výběr hřídele. Hřídel používaná v čistém vnitřním stroji není vystavena stejným podmínkám jako hřídel používaná ve vlhké dílně, prašném řezacím stroji nebo vysokofrekvenční{1}}automatizační lince.
- Pro čistý vnitřní stroj může stačit standardní kalená a broušená lineární ložisková hřídel.
- Pro vlhkou dílnu nebo přímořskou oblast je prevence rzi důležitější.
- U prašných strojů, jako jsou dřevoobráběcí zařízení nebo řezací stroje, je třeba zvážit ochranu před znečištěním.
- U vysokofrekvenčních automatizačních zařízení je stále důležitější odolnost proti opotřebení a mazání.
- U potravin, lékařských nebo speciálních zařízení může být vyžadována nerezová ocel nebo materiály odolné proti korozi-.
Stejné lineární ložisko hřídele může fungovat velmi odlišně v různých prostředích. To je důvod, proč je lepší vybrat hřídel na základě skutečné aplikace namísto pouze výběru nejlevnější varianty.
13. Časté chyby při výběru lineárních ložisek a hřídelí
Jednou z běžných chyb je použití normální ocelové tyče místo tvrzené lineární hřídele. Ze začátku to může fungovat, ale povrch se může rychle opotřebovat.
Další chybou je výběr hřídele, která je příliš malá na dlouhý zdvih. Hřídel se může ohnout a způsobit vibrace nebo nerovnoměrný pohyb.
Někteří kupující kontrolují pouze model ložiska a ignorují toleranci hřídele. To může vést k uvolněné nebo těsné montáži.
Dalším častým problémem je špatné vyrovnání mezi dvěma paralelními hřídeli. Ani vysoce-kvalitní lineární ložiska a hřídele nemohou hladce fungovat, pokud instalace není paralelní.
Někteří uživatelé také zapomínají na ochranu proti korozi. Pokud je hřídel uložena na vlhkém místě nebo se dotýkáte rukou bez ochrany, mohou se na povrchu objevit rezavé skvrny. Tato místa mohou při pohybu poškodit ložisko.
14. Praktický průvodce výběrem
Při výběru lineárního hřídele pro lineární ložiska mohou kupující postupovat podle jednoduchého procesu výběru:
- Nejprve potvrďte typ a velikost ložiska.
- Za druhé zvolte správný průměr hřídele podle vrtání ložiska, zatížení a délky zdvihu.
- Za třetí zkontrolujte, zda je pro rozpětí podpěry přijatelný průhyb hřídele.
- Za čtvrté, rozhodněte, zda má být hřídel nepodepřená nebo podepřená.
- Za páté, potvrďte požadovanou tvrdost, povrchovou úpravu, přímost a toleranci.
- Za šesté, vyberte materiál a povrchovou úpravu podle pracovního prostředí.
- Za sedmé, zkontrolujte, zda je nutné opracování konce.
- Nakonec zvažte mazání, přesnost instalace a dlouhodobou-údržbu.
Tento proces pomáhá kupujícím vyhnout se výběru pouze podle průměru a ceny. Díky tomu také hřídel, ložisko, nosná konstrukce a skutečný stav stroje spolupracují spolehlivěji.
15. Kdy byste měli použít lineární ložiskový systém s kulatým hřídelem?
Lineární ložiska s kulatou hřídelí jsou široce používána, protože jsou jednoduchá, ekonomická a snadno se instalují.
Jsou vhodné pro automatizační zařízení, balicí stroje, měřicí zařízení, tiskové stroje, malá CNC zařízení, 3D tiskárny, posuvné dveře, lehké-vodicí systémy a mnoho dalších aplikací s lineárním pohybem.
Ve srovnání s profilovými lineárními vedeními se systémy kruhových hřídelí často montují snadněji a jsou flexibilnější pro jednoduché konstrukce. Pro velmi přesné aplikace, vysokou tuhost nebo velké zatížení však mohou být lepší volbou profilová lineární vedení.
Závěr
Výběr hřídele lineárního ložiska není jen o nalezení kruhové tyče se správným průměrem. Hřídel je kluznou plochou lineárního ložiska, takže jeho průměr, tvrdost, povrchová úprava, přímost, tolerance, materiál, povrchová úprava a způsob uložení ovlivňují konečný výkon.
Pro stabilní lineární pohybový systém musí být lineární ložiska a hřídele vybrány společně. Ložisko, hřídel, nosná konstrukce, způsob instalace, mazání a pracovní prostředí by měly odpovídat skutečné aplikaci.
Pokud potřebujete lineární ložiskové hřídele pro automatizační zařízení, strojírenství, výměnu nebo nákup šarží, je lepší poskytnout model ložiska, průměr hřídele, požadovanou délku, stav zatížení, způsob podpory a pracovní prostředí. To pomáhá dodavateli doporučit vhodné řešení lineárního ložiskového hřídele pro váš stroj.
Potřebujete pomoc s výběrem lineárního hřídele pro váš ložiskový systém?
Zašlete nám model ložiska, průměr hřídele, délku, stav zatížení a pracovní prostředí k technickému potvrzení.
