Com a component bàsic del moviment mecànic de precisió, el principi de pèrdua del sistema de guia lineal implica un coneixement multidisciplinari de la mecànica de materials, tribologia i disseny estructural. El sistema de fricció rodant en lloc del concepte de disseny de fricció lliscant, mitjançant un disseny estructural únic per aconseguir una conducció de moviment eficient, però també va formar un mecanisme de pèrdua únic.
Primer, la infraestructura i el mecanisme de funcionament del sistema de guia lineal
Els components bàsics del sistema de guia lineal inclouen el carril de guia, el control lliscant (suport) i el cos enrotllat (normalment bola d’acer). Guia com a base fixa, la seva superfície després de trituració o tractament enrotllat d’alta precisió, la formació d’una forma específica de la carretera; El control lliscant porta peces mòbils i, en el disseny intern amb la pista de Rail Race de Guide per adaptar -se al cicle de la pista. Les boles d’acer, com a medi de transmissió de la força clau, es distribueixen uniformement entre les vies de carreres del control lliscant i la guia, formant una forma de "V" de contacte de quatre punts o estructura d'arc gòtic. Quan el control lliscant es mou per la guia, la bola d’acer s’enrotlla a la carretera i aconsegueix un moviment cíclic a través del dispositiu de retorn final. Aquest mecanisme cíclic permet dispersar la pressió de contacte entre el control lliscant i la guia per evitar un desgast excessiu localitzat.
En segon lloc, la principal font de pèrdua del sistema
Poseu -vos en contacte amb la fatiga del cos i la pista
La bola d’acer del procés de rodatge cíclic i la superfície de la pista de carrers i lliscants de la pista de lliscament produeix tensió cíclica de contacte. Segons Hertz Contact Theory, l’àrea de contacte formarà una concentració d’alta tensió local, en la càrrega i la descàrrega repetides del paper de la capa superficial del material produeixen gradualment esquerdes microscòpiques. Amb l’augment del temps de funcionament, aquestes esquerdes continuen expandint -se, intersecció i, en definitiva, condueixen a la fixació de materials, la formació de fossat de picot o espatllat. Aquest desgast de fatiga és una de les principals formes de pèrdua del sistema de guia lineal, la seva velocitat de desenvolupament i la mida de càrrega, la velocitat de funcionament, l’estat de lubricació i la duresa del material i altres factors estan estretament relacionades.
Fricció i desgast
Tot i que la fricció enrotllada és significativament inferior a la fricció lliscant, però encara hi ha un cert component de fricció lliscant entre la bola d’acer i la pista de carreres (com la histèresi elàstica, el lliscament de spin). A velocitats de funcionament elevades o en condicions de càrrega pesada, aquesta fricció comporta un desgast abrasiu i adhesiu a la superfície del material. A més, les partícules d’impuresa (per exemple, pols, xips metàl·lics) al sistema entren a la pista, que poden agreujar el desgast abrasiu i accelerar els danys a les superfícies de la guia i el control lliscant.
Desgast induït per la precàrrega
La precàrrega és un mitjà clau per millorar la rigidesa i la precisió dels sistemes de guia lineal. Instal·lant boles d’acer amb un diàmetre lleugerament més gran que la mida estàndard (generalment classificada a 0. Tanmateix, la mida de la força de precàrrega afecta directament la pèrdua del sistema: quan la força de precàrrega és massa gran, l’estrès de contacte entre la bola d’acer i la pista augmenta significativament, donant lloc a una major resistència al moviment, augment de la calor, el funcionament a llarg termini pot provocar una deformació plàstica del material i reduir la vida de fatiga; La força de precàrrega és massa petita no pot eliminar eficaçment la bretxa, donant lloc a la vibració de les parts mòbils, afectant la precisió de posicionament.
En tercer lloc, els factors clau que afecten l'estratègia de pèrdua i optimització
Materials i tractament tèrmic
El ferrocarril i el control lliscant solen estar fabricats en acer de crom elevat en carboni (com GCR15) o acer d’aliatge, i s’abandonen, temperades per millorar la duresa de la superfície i la resistència al desgast. La selecció raonable de materials i el procés de tractament tèrmic (per exemple, la trinxada carburitzant, el tractament amb nitriu) pot millorar eficaçment la resistència a la fatiga del material i frenar el procés de desgast.
Gestió de la lubricació
Una bona lubricació pot formar una pel·lícula d’oli a la superfície de contacte, reduir el coeficient de fricció i inhibir el desgast. El sistema de guia lineal sol utilitzar greix de liti o lubricant de baixa viscositat, a través de la boquilla d’oli o el dispositiu de lubricació automàtica per a la reposició periòdica. La lubricació insuficient o l’envelliment de greixos comportarà un contacte directe amb la superfície de contacte, accelerant el desgast; Si bé la lubricació excessiva pot adsorbir les impureses, també agreujar el desgast.
Condicions de funcionament i precisió de muntatge
Les condicions de funcionament (per exemple, la distribució de càrrega, la velocitat de moviment, l’acceleració) i la precisió de muntatge (paral·lelisme, perpendicularitat) tenen un impacte significatiu en les pèrdues del sistema. Les càrregues desiguals causen altes tensions de contacte locals, mentre que els errors de muntatge donen lloc a tensions desiguals a les boles d’acer, provocant un desgast anormal. Les pèrdues es poden reduir eficaçment optimitzant el disseny de la distribució de càrrega, el control dels paràmetres de funcionament i l’adopció de processos d’instal·lació d’alta precisió (per exemple, calibració làser).
En quart lloc, la contradicció i el saldo de control de pèrdues
El sistema de guia lineal en el disseny ha de pesar la relació contradictòria entre la precisió, la rigidesa i la vida. Augmentar la precàrrega pot millorar la rigidesa del sistema i la precisió de posicionament, però augmentarà la resistència i el desgast de la carrera; Reduir la precàrrega pot reduir la pèrdua, millorar la sensibilitat, però pot sacrificar l’estabilitat de la precisió. A més, el disseny lleuger (com l’ús d’un control lliscant d’alumini d’alumini) pot reduir la càrrega d’inèrcia, però la disminució de la resistència al material pot accelerar el desgast. Per tant, el sistema modern de la guia lineal sol adoptar una tecnologia de lubricació intel·ligent, el dispositiu d’ajustament de la precàrrega adaptativa i el disseny d’optimització de simulació, per tal d’assolir els requisits de control de pèrdues i de rendiment del saldo dinàmic i, en definitiva, amplien la vida útil del sistema i milloren l’eficiència del funcionament mecànic.
