Come componente fondamentale del movimento meccanico di precisione, il principio di perdita del sistema di guida lineare comporta una conoscenza multidisciplinare di meccanica dei materiali, tribologia e progettazione strutturale. Il sistema per l'attrito rotolante invece del concetto di progettazione di attrito scorrevole, attraverso un unico layout strutturale per ottenere una conduzione di movimento efficiente, ma ha anche costituito un meccanismo di perdita unico.
Innanzitutto, l'infrastruttura del sistema di guida lineare e il meccanismo di funzionamento
I componenti principali del sistema di guida lineare includono binario di guida, cursore (staffa) e corpo a rotolamento (di solito sfera in acciaio). Guida come base fissa, la sua superficie dopo un trattamento di macinazione o rotolamento ad alta precisione, la formazione di una forma specifica della pista; Slider trasporta parti in movimento e nel design interno con la guida di guida per abbinare il ciclo della pista. Le sfere in acciaio, come mezzo di trasmissione della forza chiave, sono distribuite uniformemente tra le piste del cursore e la guida, formando una forma a quattro punti di contatto "V" o struttura ad arco gotico. Quando il cursore si muove lungo la guida, la sfera in acciaio rotola in pista e raggiunge il movimento ciclico attraverso il dispositivo di ritorno finale. Questo meccanismo ciclico consente di disperdere la pressione di contatto tra il cursore e la guida per evitare un'usura eccessiva localizzata.
In secondo luogo, la principale fonte di perdita di sistema
Contattare la fatica del corpo rotolante e della pista
La sfera in acciaio nel processo di rotolamento ciclico e la superficie della guida e della pista di guida produce stress ciclici di contatto. Secondo la teoria dei contatti Hertz, l'area di contatto formerà una concentrazione locale di stress, nel carico ripetuto e nello scarico del ruolo dello strato di superficie del materiale produce gradualmente fessure microscopiche. Con l'aumento del tempo di esecuzione, queste fessure continuano ad espandersi, incrocio e alla fine portano allo spalling del materiale, alla formazione di buche o di spalling. Questa usura della fatica è una delle forme principali di perdita del sistema di guida lineare, la velocità di sviluppo e la dimensione del carico, la velocità di corsa, lo stato di lubrificazione e la durezza dei materiali e altri fattori sono strettamente correlati.
Attrito e usura
Sebbene l'attrito di rotolamento sia significativamente inferiore all'attrito scorrevole, ma c'è ancora un certo componente di attrito scorrevole tra la sfera in acciaio e la pista (come isteresi elastica, spin scorrevole). A velocità operative elevate o in condizioni di carico pesanti, questo attrito porta a un'usura abrasiva e adesiva sulla superficie del materiale. Inoltre, le particelle di impurità (ad es. Dust, Metal Chips) nel sistema entrano nella pista, che può esacerbare l'usura abrasiva e accelerare il danno alle superfici della guida e del cursore.
Usura indotta dal precarico
Il precarico è un mezzo chiave per migliorare la rigidità e l'accuratezza dei sistemi di guida lineari. Installando sfere in acciaio con un diametro leggermente più grande della dimensione standard (di solito classificata in 0. 5μm), si forma un adattamento di interferenza tra il cursore e la guida, risultando in una forza di precarico. Tuttavia, la dimensione della forza di precarico influisce direttamente sulla perdita del sistema: quando la forza di precarico è troppo grande, lo stress di contatto tra la sfera in acciaio e la pista aumenta in modo significativo, con conseguente aumento della resistenza al movimento, all'aumento del calore, all'operazione a lungo termine può portare a deformazione plastica del materiale e abbreviare la vita a fatica; La forza di precarico è troppo piccola non può eliminare efficacemente il divario, con conseguente vibrazione delle parti in movimento, influenzando l'accuratezza del posizionamento.
In terzo luogo, i fattori chiave che influenzano la strategia di perdita e ottimizzazione
Materiali e trattamento termico
La guida e il cursore di guida sono generalmente realizzati in acciaio ad alto contenuto di cromo di carbonio (come GCR15) o in acciaio in lega e tempestiti, temperati per migliorare la durezza superficiale e la resistenza all'usura. La selezione ragionevole del materiale e il trattamento del trattamento termico (estinzione in carburizzazione, il trattamento con nitriding) possono efficacemente migliorare la resistenza alla fatica del materiale e rallentare il processo di usura.
Gestione della lubrificazione
Una buona lubrificazione può formare un film d'olio sulla superficie di contatto, ridurre il coefficiente di attrito e inibire l'usura. Il sistema di guida lineare di solito utilizza grasso di litio o lubrificante a bassa viscosità, attraverso l'ugello dell'olio o il dispositivo di lubrificazione automatica per rifornimento periodico. La lubrificazione insufficiente o l'invecchiamento del grasso porterà a un contatto diretto con la superficie di contatto, accelerando l'usura; Mentre l'eccessiva lubrificazione può assorbire impurità, anche usura esacerbante.
Condizioni operative e accuratezza di montaggio
Le condizioni operative (ad es. Distribuzione del carico, velocità di movimento, accelerazione) e accuratezza di montaggio (parallelismo, perpendicolarità) hanno un impatto significativo sulle perdite del sistema. I carichi irregolari causano elevate sollecitazioni di contatto locali, mentre gli errori di montaggio causano sollecitazioni irregolari sulle sfere in acciaio, portando a un'usura anormale. Le perdite possono essere effettivamente ridotte ottimizzando la progettazione della distribuzione del carico, controllando i parametri operativi e adottando processi di installazione ad alta precisione (ad es. Calibrazione laser).
In quarto luogo, la contraddizione e l'equilibrio del controllo delle perdite
Il sistema di guida lineare nel design deve valutare la relazione contraddittoria tra precisione, rigidità e vita. Aumentare il precarico può migliorare la rigidità del sistema e l'accuratezza del posizionamento, ma aumenterà la resistenza e l'usura di corsa; Ridurre il precarico può ridurre la perdita, migliorare la sensibilità, ma può sacrificare la stabilità dell'accuratezza. Inoltre, il design leggero (come l'uso del cursore in lega di alluminio) può ridurre il carico di inerzia, ma il declino della resistenza al materiale può accelerare l'usura. Pertanto, il moderno sistema di guida lineare di solito adotta una tecnologia di lubrificazione intelligente, il dispositivo di regolazione del precarico adattivo e la progettazione di ottimizzazione della simulazione, al fine di raggiungere il controllo delle perdite e i requisiti delle prestazioni dell'equilibrio dinamico e alla fine estendere la durata del sistema e migliorare l'efficienza del funzionamento meccanico.
