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天津梯必艾传动科技有限公司
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自21世纪起人类对地球环境保护意识日益高涨,各式工业产品均朝向环保化与节能高效率的潮流发展。线性传动产品的设计理念上,当然也必须符合时代的要求,朝向高速化、高精度化、复合化与环保节能化的趋势,如何引进环保节能化的概念引起线性滑轨的诞生。线性滑轨广泛运用于精密机械、自动化、各种动力传输、半导体、医疗和航太等产业上,均具有极为关键的地位。

本文将引导读者了解线性滑轨的应用参数及相互关系,让读者在选用及安装线性滑轨能有一定的参考数据应用能力。
有关如何选择适用的线性滑轨及如何安装线性滑轨请参阅下二篇文章。

 


 

 1-1 线性滑轨名词介绍 主要影响参数

a、线性滑轨之负荷与寿命 (L)

选用线性滑轨时,需根据机构使用状况与所受外力,藉由工程计算求出机构中每一个滑座所受的负载,比较滑座的基本静额定负载(C0)或基本容许静力矩(Mx、My、Mz)等参数,求出静安全系数来判断机构的可靠程度。而评估长时间磨耗的使用寿命则需使用基本动额定负载(C),可求出线性滑轨的运作寿命距离。

   
b、基本额定静负荷 (C0)

当线性滑轨于静止或运行中受到过大的负载冲击,轨道沟槽及钢珠会发生永久变形,假设此变形量达到某个程度,此线性滑轨就无法运行顺畅。而基本额定静负载(C0)即为负载作用在轨道沟槽及钢珠产生的永久变形量达到滚动体(钢珠)直径的万分之一时的大小、方向的静止负荷。

 

c、基本容许静力矩 (Mx,My,Mz)

线性滑轨受施加作用力矩时,使线性滑轨发生轨道沟槽及钢珠的永久变形,当永久变形量达到钢珠直径的万分之一时。我们称这种作用力矩为滑座的基本容许静力矩。而Mx、My、Mz 为在线轨X、Y、Z 三个轴向的值。

如下图所示

 
d、静安全系数 (fs)

静安全系数为基本额定静负荷(C0)与计算线性滑轨最大等效负载之比率值。此数值反映线性滑轨使用可靠程度。等效负载是指线性滑轨珠沟所受的最大应力,计算等效负载需要求出滑座受垂直向与水平向的负荷,根据珠沟承载面方向的进行负荷分配,假如为45度设计的四方向等负载,则计算的方式为水平力绝对值与垂直力绝对值的相加。

 

以下为静安全系数的参考值 :

 

操作条件

负载条件

最小之fs

一般静止

轻冲击和偏移

1.0 ~ 1.3

重冲击和扭转

2.0 ~ 3.0

一般运行

轻冲击和扭转

1.0 ~ 1.5

重冲击和扭转

2.5 ~ 5.0

 

e、额定寿命的意义 (L)

线性滑轨为量产产品,即使制程与原料相同,在同条件运作的滑轨的也不一定有同样的运转寿命,额定寿命的定义:相同条件连续运作其中90%的线性滑轨不会产生金属疲劳表面剥落,线性滑轨所能行走总距离。

 
f、基本额定动负荷 (C)

基本额定动负荷的定义,假设一批相同规格与同样使用条件的线性滑轨,将额定寿命定为50km,这一批线性滑轨在大小方向不变的实验荷重下运行50km而能有90%以上的线轨不产生金属疲劳表面剥落现象时,则此实验荷重为此线性滑轨在额定寿命50km之基本动额定负荷。


 

 1-2 线性滑轨名词介绍 附属影响参数

g、接触系数 (fc)

滑座靠紧使用时,受力矩或安装精度之影响,通常很难得到均匀的负荷分布。 因此使用2个或2个以上滑块,靠紧使用时,基本额定动负荷(C)与基本额定静负荷 (C0)必须乘上接触系数。

 

靠紧时滑块的个数

接触系数fc

2

0.81

3

0.72

4

0.66

5

0.61

通常使用

1

  
f、硬度系数 (fh)

为充分发挥线性滑轨负荷能力,滚动面的硬度范围最好在 HRC 58~62。若滚动面的硬度比HRC 58硬度低时, 基本额定动负荷与基本额定静负荷就必须考虑硬度系数(fh)。

 
i、温度系数 (ft)


 


线性滑轨使用温度超过100℃时,考虑高温的不良影响,在计算时必须考虑温度系数。

(注)环境温度超过 80℃时, 有必要将密封垫片,端面档板,保持器等的材质变成耐高温材料。

  
j、负荷系数 (fw)

往复机构运转易产生振动或冲击,尤其高速运转产生振动或经常启动停止产生惯性冲击等,要估算出合理的负荷是很困难的。所以速度振动影响很大时,可参考以下根据经验所得到的负荷系数除以基本额定动负荷(C).

 

振动, 冲击

Speed ( V )

Measured vibration ( G )

fw

微速的情况
V <= 15 m/min

G <= 0.5

1 ~ 1.5

低速的情况
15 < V <= 60 m/min

0.5 < G <= 1.0

1.5 ~ 2.0

高速的情况
V > 60 m/min

1.0 < G <= 2.0

2.0 ~ 3.5

 


 

1-3 寿命计算式

 

代入基本额定动负荷C和承受负载P, LM导轨的寿命按下式计算:

 

 L:额定寿命(km) 
指一批相同的直线运动系统在相同的条件下逐个运动时,其中的90%不产生表面剥落而所能达到的总运行距离。
C : 基本额定动负荷
P : 计算负荷 .
fh : 硬度系数.
ft : 温度系数 .
fc : 接触系数
fw : 负荷系数

求出额定寿命(L)后,可依往复长度与往复次数,可推算出寿命时间:

Ln : 寿命时间(hr)
N1: 每分钟往返次数
Ls : 行程长度(mm)


 

 1-4 摩擦力

 

线性滑轨由滑座、滑轨与滚动体组合而成,滚动体可为滚珠或为滚子,运动方式由滑轨和滑座之间透过滚动体做滚动运动,因此摩擦阻力与滑动运动的导轨相比,可小到1/40,因此线轨由静止到开始移动的力量非常小,空转现象不易产生,所以线性滑轨可运用在各种精密运动。线轨摩擦阻力随着线轨设计、预压量、润滑剂黏度阻力、作用线轨的负荷而产生变化。特别是线轨受力矩影响,或为了提高机构刚性而施加预压力,摩擦阻力就会增大。而本公司线性滑轨摩擦力的表现如附表所示。

 


摩擦力可参考方程式计算出:

Unit : kgf

 

型   号

摩 擦 力

型  号.

摩 擦 力

BGX 15

0.3

BGC 15

0.45

BGX 20

0.4

BGC 20

0.6

BGX 25

0.45

BGC 25

0.7

BGX 30

0.7

BGC 30

0.9

BGX 35

1.0

BGC 35

1.2

 

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