Ako si vybrať lineárny hriadeľ pre lineárne ložiská

Keď stroj používa lineárne ložiská s kruhovým hriadeľom,lineárny hriadeľnie je len obyčajná oceľová tyč. Je to jazdná plocha celého lineárneho pohybového systému. Ak je hriadeľ príliš mäkký, nedostatočne rovný, zle dokončený alebo nesúladný s ložiskom, systém sa môže stať hlučným, uvoľneným, ťažko pohyblivým alebo sa môže opotrebovať oveľa rýchlejšie, ako sa očakávalo.

Pre mnohých kupujúcich je výber alineárny hriadeľ pre lineárne ložiskána prvý pohľad to vyzerá jednoducho. Môžu kontrolovať iba priemer a dĺžku. Ale pri skutočnej montáži stroja musia ložisko a hriadeľ spolupracovať ako jeden systém. Môžete si pozrieť DLYlineárny hriadeľmožnosti pri porovnávaní plných hriadeľov, chrómovaných hriadeľov, podoprených hriadeľov a hriadeľov vyrobených na mieru.

Tento článok vysvetľuje, ako si vybrať alineárny ložiskový hriadeľz praktického inžinierskeho hľadiska, vrátane typu ložiska, priemeru hriadeľa, tvrdosti, materiálu, povrchovej úpravy, spôsobu podopretia, lícovania ložísk, opracovania koncov a jednoduchej kontroly priehybu.

1. Začnite s typom ložiska

Pred výberom hriadeľa si najprv overte, aký druh lineárneho ložiska sa použije.

Najbežnejšou štruktúrou je lineárne ložisko s kruhovým hriadeľom, ako sú ložiskové jednotky typu LM, LME, LMF, LMK alebo SCS. Tieto ložiská zvyčajne bežia na tvrdenom a brúsenom okrúhlom lineárnom hriadeli.

Pre tento typ aplikácie musí mať hriadeľ vhodnú tvrdosť povrchu, toleranciu priemeru, priamosť a povrchovú úpravu. Normálna okrúhla tyč sa neodporúča, pretože jej povrch nemusí byť dostatočne tvrdý alebo presný na dlhodobý-pohyb ložiska.

Ak je ložisko štandardné lineárne guľôčkové ložisko, zodpovedajúci hriadeľ je zvyčajne presný okrúhly lineárny hriadeľ. Ak je hriadeľ podopretý hliníkovou podperou po celej dĺžke, stáva sa nosným lineárnym hriadeľovým systémom, ktorý sa často používa spolu s lineárnymi ložiskami otvoreného typu.

Takže pri výbere lineárnych ložísk a hriadeľov by prvá otázka mala byť:aký typ ložiska bude bežať na tomto hriadeli?Toto rozhodne, či má byť hriadeľ plný okrúhly hriadeľ, podoprený hriadeľ, dutý hriadeľ, chrómovaný hriadeľ, hriadeľ z nehrdzavejúcej ocele alebo hriadeľ vyrobený na mieru.

2. Zvoľte správny priemer hriadeľa

Priemer hriadeľa je najzákladnejším parametrom, ale nedá sa vybrať len podľa priestoru alebo ceny.

Väčší priemer zvyčajne poskytuje lepšiu tuhosť a nižší priehyb. Menší priemer je ľahší a lacnejší, ale pri zaťažení sa môže ľahšie ohnúť. Ak sa hriadeľ počas prevádzky ohne, lineárne ložisko nemusí hladko kĺzať, aj keď je samotné ložisko dobré.

Bežné priemery hriadeľov lineárnych ložísk zahŕňajú 8 mm, 10 mm, 12 mm, 16 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 40 mm, 50 mm a väčšie veľkosti. Pre ľahké zariadenia, malé automatizačné zariadenia, 3D tlačiarne, meracie prístroje a malé posuvné mechanizmy sa často používajú hriadele 8 mm až 16 mm. Pre stredne náročné{14}}automatizačné stroje, baliace zariadenia, drevoobrábacie stroje a všeobecné priemyselné pohybové systémy sú bežnejšie hriadele s priemerom 20 mm až 30 mm.

Pre väčšie zaťaženie alebo dlhšiu dráhu pojazdu sú zvyčajne potrebné väčšie priemery hriadeľov. Keď je dĺžka dráhy dlhá, ohyb hriadeľa sa stáva dôležitejším. V tomto prípade výber len podľa vnútorného priemeru ložiska nestačí. Je potrebné zvážiť zaťaženie, vzdialenosť medzi podperami, smer inštalácie a požadovanú presnosť.

Rozsah priemeru hriadeľa	Spoločná aplikácia	Poznámka k výberu
8 mm - 16 mm	Malé automatizačné zariadenia, 3D tlačiarne, meracie prístroje a ľahké posuvné mechanizmy	Vhodné pre ľahkú záťaž a krátky zdvih
20 mm - 30 mm	Baliace zariadenia, drevoobrábacie stroje a všeobecné priemyselné pohybové systémy	Bežný rozsah pre stredne náročné-systémy lineárnych ložísk
40 mm a viac	Dlhý pojazd, väčšia záťaž a veľké vodiace konštrukcie	Starostlivo skontrolujte priehyb hriadeľa; môže byť potrebný podopretý hriadeľ

3. Prispôsobte priemer hriadeľa otvoru ložiska

Lineárne hriadeľové ložiská sa vyrábajú pre špecifické priemery hriadeľov. Napríklad ložisko LM20UU je určené pre hriadeľ s priemerom 20 mm. Ložisko LM25UU je určené pre hriadeľ s priemerom 25 mm.

Hriadeľ a ložisko musia správne lícovať. Ak je hriadeľ príliš malý, ložisko môže mať vôľu, vibrácie alebo nestabilný pohyb. Ak je hriadeľ príliš veľký, ložisko môže byť tesné, hlučné alebo sa môže ťažko pohybovať.

Pre štandardné lineárne ložiská s kruhovým hriadeľom by mal priemer hriadeľa zodpovedať tolerančnému rozsahu odporúčanému výrobcom ložiska. Vo väčšine prípadov je potrebný presný kalený hriadeľ s kontrolovanou toleranciou priemeru. To je dôvod, prečo by sa lineárne ložiská a hriadele mali vyberať spoločne, namiesto toho, aby sa považovali za dve nesúvisiace časti.

4. Skontrolujte tvrdosť hriadeľa

Tvrdosť je jedným z najdôležitejších faktorov pre hriadeľ lineárneho ložiska.

Lineárne guľôčkové ložiská majú guľôčky odvaľujúce sa po povrchu hriadeľa. Ak je povrch hriadeľa príliš mäkký, guličky môžu po opakovanom pohybe zanechávať stopy, vytvárať stopy opotrebenia alebo poškodiť povrch hriadeľa. Po poškodení povrchu hriadeľa bude pohyb hrubý a hlučný.

Pre štandardné aplikácie s lineárnym pohybom sa bežne používajú kalené lineárne hriadele. Tvrdosť povrchu je často okolo 58-62 HRC, v závislosti od materiálu a výrobného procesu.

Kalený a brúsený hriadeľ poskytuje lepšiu odolnosť proti opotrebovaniu a dlhšiu životnosť. Je to dôležité najmä pri nepretržitom pohybe,-vysokofrekvenčnej prevádzke alebo pri aplikáciách s vyššou záťažou. Pre priemyselné zariadenia, automatizačné stroje, CNC-systémy a zostavy exportných strojov je zvyčajne bezpečnejšou voľbou riadne tvrdený hriadeľ lineárneho ložiska.

5. Venujte pozornosť povrchovej úprave

Povrch hriadeľa je obežná dráha pre lineárne ložisko. Hrubý povrch zvýši trenie, hluk a opotrebovanie ložísk.

Dobrý systém ložísk lineárneho hriadeľa by mal mať hladký povrch hriadeľa. Hriadeľ by mal byť brúsený alebo jemne spracovaný, aby bol zaistený stabilný kontakt s ložiskovými guľôčkami.

Ak povrch nie je dostatočne hladký, ložisko sa môže stále pohybovať, ale pohyb nebude čistý. V reálnej prevádzke stroja sa to môže prejaviť ako vibrácie, hluk, nerovnomerné kĺzanie alebo rýchlejšia strata mazania.

Pre kupujúcich, ktorí porovnávajú rôznych dodávateľov hriadeľov, je povrchová úprava často jedným z detailov, ktorý ukazuje skutočný rozdiel v kvalite. Dva hriadele môžu na fotografiách vyzerať podobne, ale ich pocit z chodu a životnosť môžu byť po zložení veľmi odlišné.

6. Zvážte priamosť pre dlhé hriadele

Pri dlhých lineárnych hriadeľoch je veľmi dôležitá priamosť.

Krátky hriadeľ môže bežať dobre aj s malými odchýlkami. Ale pri dlhých hriadeľoch môže aj mierny ohyb ovplyvniť pohyb. Ložisko môže byť v niektorých polohách tesné a v iných uvoľnené. V niektorých prípadoch môže stroj potrebovať dodatočnú silu, aby sa mohol pohybovať cez celý zdvih.

Toto je bežné najmä vtedy, keď sa hriadeľ používa v zariadeniach na dlhé cesty, rezacích strojoch, automatizačných rámoch, posuvných stoloch alebo veľkých vodiacich konštrukciách.

Ak je dĺžka hriadeľa dlhá, kupujúci by mali potvrdiť požiadavku na priamosť u dodávateľa. Mali by zvážiť aj spôsob balenia a prepravy, pretože dlhé hriadele sa môžu počas prepravy poškodiť alebo ohnúť, ak nie sú správne zabalené. Pre aplikácie s veľmi dlhým pohybom alebo vysokým zaťažením môžu byť podopreté lineárne hriadele lepšie ako plne nepodporované hriadele.

7. Rozhodnite sa medzi nepodporovaným hriadeľom a podporovaným hriadeľom

Existujú dva bežné spôsoby použitia okrúhlych lineárnych hriadeľov.

Prvým je nepodporovaný hriadeľ. Je upevnený na oboch koncoch alebo namontovaný s podperami hriadeľa. Táto štruktúra je jednoduchá a široko používaná v ľahkých a stredne{2}}aplikáciách. Keď je však hriadeľ dlhý alebo je náklad ťažký, môže sa v strede ohnúť.

Druhým je podopretý lineárny hriadeľ. Kruhový hriadeľ je namontovaný na hliníkovej nosnej koľajnici po celej svojej dĺžke. Táto štruktúra poskytuje lepšiu podporu a znižuje vychýlenie. Často sa používa s lineárnymi ložiskami otvoreného typu alebo ložiskovými blokmi SBR/TBR.

Ak má stroj krátky zdvih a malé zaťaženie, môže stačiť nepodporovaný hriadeľ. Ak má stroj dlhší zdvih, väčšie zaťaženie alebo potrebuje lepšiu stabilitu, zvyčajne je vhodnejší systém podopreného hriadeľa.

Metóda podpory hriadeľa	Zodpovedajúci typ ložiska	Vhodný stav
Nepodporovaný okrúhly lineárny hriadeľ	Lineárne ložiská typu LM, LME, LMF, LMK, SCS	Krátky zdvih, nízka až stredná záťaž a jednoduchá štruktúra
Podporovaný lineárny hriadeľ	Lineárne ložiská otvoreného typu, ložiskové bloky SBR alebo TBR	Požiadavka na dlhší zdvih, vyššie zaťaženie a lepšiu tuhosť
Profilové lineárne vedenie	Prispôsobený lineárny vodiaci blok	Vyššia presnosť, vyššia tuhosť alebo väčšie zaťaženie

Toto je dôležitý bod pri výbere lineárnych ložísk s kruhovým hriadeľom. Typ ložiska, spôsob podopretia hriadeľa a smer zaťaženia sa musia navzájom zhodovať.

8. Vyberte si správny materiál a povrchovú úpravu

Najbežnejším materiálom pre lineárny ložiskový hriadeľ je vysoko uhlíková ložisková oceľ alebo stredne uhlíková oceľ s povrchovou kalenou úpravou. Tento typ hriadeľa poskytuje dobrú tvrdosť, odolnosť proti opotrebovaniu a nákladovú výkonnosť.

Pre bežné vnútorné stroje sa bežne používajú štandardné kalené oceľové hriadele. Pre vlhké prostredie, potravinárske stroje, zdravotnícke zariadenia, baliace stroje alebo stroje vystavené vlhkosti možno zvážiť lineárne hriadele z nehrdzavejúcej ocele.

Pre aplikácie, ktoré vyžadujú lepšiu ochranu proti korózii, je možné použiť aj pochrómované lineárne hriadele. Chrómovanie zlepšuje odolnosť proti korózii a trvácnosť povrchu. Je vhodný do niektorých prostredí, kde môžu bežné hriadele ľahšie hrdzavieť.

Možnosť hriadeľa	Tvrdosť / Vlastnosti povrchu	Odporúčané použitie
GCr15 tvrdený lineárny hriadeľ	Vysoká tvrdosť povrchu a dobrá odolnosť proti opotrebovaniu	Štandardné lineárne ložiská, automatizačné zariadenia a nepretržitý pohyb
Lineárny hriadeľ C45	Dobrá opracovateľnosť a nákladová výkonnosť	Všeobecné priemyselné stroje a ekonomické vodiace systémy
Pochrómovaný lineárny hriadeľ	Lepšia ochrana proti korózii a odolnosť povrchu	Vlhké dielne alebo aplikácie vyžadujúce lepšiu odolnosť proti korózii
Lineárny hriadeľ z nehrdzavejúcej ocele	Lepšia odolnosť proti korózii; tvrdosť závisí od stupňa a spracovania	Potravinové, lekárske, vlhké alebo špeciálne vybavenie

Materiál by sa nemal vyberať len podľa ceny. Mal by zodpovedať pracovnému prostrediu, stavu mazania, zaťaženiu a predpokladanej životnosti.

9. Myslite na smer zaťaženia a inštaláciu

Lineárne ložiskové hriadele sa často používajú v systémoch horizontálneho pohybu, vertikálnych zdvíhacích konštrukciách alebo naklonených pohybov.

Pri horizontálnej inštalácii je hlavným problémom vychýlenie hriadeľa pod hmotnosťou pohyblivých častí. Pri vertikálnej inštalácii môže byť hriadeľ použitý hlavne na vedenie, zatiaľ čo iná súčasť, ako je guľôčková skrutka, vodiaca skrutka, valec alebo pohon, poskytuje hnaciu silu.

V niektorých strojoch sa spolu používajú dva paralelné hriadele. V tomto prípade je zarovnanie medzi dvoma hriadeľmi veľmi dôležité. Ak dva hriadele nie sú rovnobežné, lineárne ložiská sa môžu počas pohybu zablokovať.

Mnohé problémy s ložiskami nie sú spôsobené samotným ložiskom. Sú spôsobené nesúososťou hriadeľa, zlým montážnym povrchom, nesprávnym podopretím hriadeľa alebo nerovnomernou inštaláciou. Takže pri výbere lineárnych hriadeľových ložísk a hriadeľov by sa mal od začiatku zvážiť spôsob inštalácie.

10. Zvážte mazanie a údržbu

Aj keď sú hriadeľ a ložisko správne zvolené, mazanie je stále potrebné.

Lineárne ložiská potrebujú mazanie, aby sa znížilo trenie, hluk a opotrebovanie. Suchý povrch hriadeľa môže spôsobiť hrubý pohyb a skrátiť životnosť ložiska aj hriadeľa.

Pre bežné aplikácie je možné použiť mazivo alebo vhodný mazací olej. Presný spôsob mazania závisí od konštrukcie ložiska, rýchlosti, pracovného prostredia a návykov údržby.

V prašnom prostredí by mala byť šachta tiež chránená pred znečistením. Prach, triesky a tvrdé častice sa môžu dostať do ložiska a poškriabať povrch hriadeľa. Ak stroj pracuje v drsnom prostredí, môžu byť potrebné tesnenia, kryty alebo pravidelné čistenie.

11. Neignorujte opracovanie konca hriadeľa

Mnoho lineárnych hriadeľov potrebuje pred inštaláciou opracovanie koncov. To môže zahŕňať rezanie na dĺžku, vŕtanie, rezanie závitov, zrážanie hrán, opracovanie klinových drážok, drážky poistných krúžkov alebo vlastné koncové kroky.

Ak je hriadeľ zakúpený iba ako surová štandardná dĺžka, kupujúci ho môže ešte pred montážou znova spracovať.

Pre výrobcov strojov môže zákazkové obrábanie hriadeľa ušetriť čas a znížiť problémy s inštaláciou. Pomáha tiež zabezpečiť, aby hriadeľ zodpovedal skutočnej konštrukcii stroja.

Pri odosielaní dopytu je užitočné poskytnúť výkres alebo vysvetliť požadovanú dĺžku, veľkosť otvoru, veľkosť závitu, spôsob montáže a požiadavku na toleranciu. Dodávateľ s možnosťou výroby hriadeľa a obrábania môže zvyčajne poskytnúť kompletnejšie riešenie namiesto predaja iba štandardných tyčí.

12. Skontrolujte pracovné prostredie

Pracovné prostredie ovplyvňuje výber hriadeľa. Hriadeľ používaný v čistom vnútornom stroji nie je vystavený rovnakým podmienkam ako hriadeľ používaný vo vlhkej dielni, prašnom rezacom stroji alebo vysokofrekvenčnej{1}}automatizačnej linke.

• Pre čistý vnútorný stroj môže stačiť štandardný kalený a brúsený lineárny hriadeľ ložiska.
• Pre vlhkú dielňu alebo pobrežnú oblasť sa ochrana proti hrdzi stáva dôležitejšou.
• Pri prašných strojoch, ako sú drevoobrábacie stroje alebo rezacie stroje, treba zvážiť ochranu pred kontamináciou.
• V prípade vysokofrekvenčného{0}}automatizačného zariadenia je odolnosť proti opotrebovaniu a mazanie dôležitejšie.
• Pre potraviny, lekárske alebo špeciálne vybavenie môže byť potrebná nehrdzavejúca oceľ alebo materiál odolný proti korózii-.

Rovnaké lineárne ložisko hriadeľa môže fungovať veľmi odlišne v rôznych prostrediach. Preto je lepšie zvoliť hriadeľ na základe skutočnej aplikácie namiesto toho, aby ste vybrali len najlacnejšiu možnosť.

13. Bežné chyby pri výbere lineárnych ložísk a hriadeľov

Jednou z bežných chýb je použitie bežnej oceľovej tyče namiesto tvrdeného lineárneho hriadeľa. Zo začiatku to môže fungovať, ale povrch sa môže rýchlo opotrebovať.

Ďalšou chybou je výber hriadeľa, ktorý je príliš malý na dlhý zdvih. Hriadeľ sa môže ohnúť a spôsobiť vibrácie alebo nerovnomerný pohyb.

Niektorí kupujúci kontrolujú iba model ložiska a ignorujú toleranciu hriadeľa. To môže viesť k uvoľnenej alebo tesnej montáži.

Ďalším bežným problémom je zlé zarovnanie medzi dvoma paralelnými hriadeľmi. Dokonca aj-kvalitné lineárne ložiská a hriadele nemôžu fungovať hladko, ak inštalácia nie je paralelná.

Niektorí používatelia zabúdajú aj na ochranu proti hrdzi. Ak je hriadeľ uložený na vlhkom mieste alebo sa ho dotýkate rukou bez ochrany, môžu sa na povrchu objaviť hrdzavé škvrny. Tieto miesta môžu poškodiť ložisko počas pohybu.

14. Praktický sprievodca výberom

Pri výbere lineárneho hriadeľa pre lineárne ložiská môžu kupujúci postupovať podľa jednoduchého procesu výberu:

• Najprv potvrďte typ a veľkosť ložiska.
• Po druhé, vyberte správny priemer hriadeľa podľa otvoru ložiska, zaťaženia a dĺžky dráhy.
• Po tretie, skontrolujte, či je vychýlenie hriadeľa prijateľné pre rozpätie podpery.
• Po štvrté, rozhodnite sa, či by hriadeľ nemal byť podopretý alebo podopretý.
• Po piate, potvrďte požadovanú tvrdosť, povrchovú úpravu, priamosť a toleranciu.
• Po šieste, vyberte materiál a povrchovú úpravu na základe pracovného prostredia.
• Po siedme, skontrolujte, či je potrebné opracovanie konca.
• Nakoniec zvážte mazanie, presnosť inštalácie a dlhodobú{0}}údržbu.

Tento proces pomáha kupujúcim vyhnúť sa výberu iba podľa priemeru a ceny. Vďaka tomu bude hriadeľ, ložisko, nosná konštrukcia a skutočný stav stroja spolupracovať spoľahlivejšie.

15. Kedy by ste mali použiť systém lineárnych ložísk s kruhovým hriadeľom?

Lineárne ložiská s okrúhlym hriadeľom sú široko používané, pretože sú jednoduché, ekonomické a ľahko sa inštalujú.

Sú vhodné pre automatizačné zariadenia, baliace stroje, meracie zariadenia, tlačiarenské stroje, malé CNC zariadenia, 3D tlačiarne, posuvné dvere, ľahké-vodiace systémy a mnoho ďalších aplikácií s lineárnym pohybom.

V porovnaní s profilovými lineárnymi vedeniami sa systémy kruhových hriadeľov často ľahšie montujú a sú flexibilnejšie pre jednoduché konštrukcie. Avšak pre aplikácie s veľmi vysokou presnosťou, vysokou tuhosťou alebo vysokým zaťažením môžu byť lepšou voľbou profilové lineárne vedenia.

Záver

Výber lineárneho ložiskového hriadeľa nie je len o nájdení kruhovej tyče so správnym priemerom. Hriadeľ je obežnou plochou lineárneho ložiska, takže jeho priemer, tvrdosť, povrchová úprava, priamosť, tolerancia, materiál, povrchová úprava a spôsob podopretia ovplyvňujú konečný výkon.

Pre stabilný lineárny pohybový systém sa musia lineárne ložiská a hriadele vyberať spoločne. Ložisko, hriadeľ, nosná konštrukcia, spôsob inštalácie, mazanie a pracovné prostredie by mali zodpovedať skutočnej aplikácii.

Ak potrebujete lineárne ložiskové hriadele pre automatizačné zariadenia, strojárstvo, výmenu alebo nákup šarží, je lepšie poskytnúť model ložiska, priemer hriadeľa, požadovanú dĺžku, stav zaťaženia, spôsob podpory a pracovné prostredie. To pomáha dodávateľovi odporučiť vhodné riešenie lineárneho ložiskového hriadeľa pre váš stroj.

← Späť na DLY Blog