Шариковые втулки (подшипники) линейного перемещения
- Обзор продукта
- Нагрузка и срок службы
- Связь между количеством рядов шариков и сроком службы
- Зазор и посадка
- Вал и корпус
- Монтаж линейного шарикоподшипника
- Номинальный срок службы линейного шарикоподшипника
- Сопротивление трения
- Окружающая рабочая температура
- Смазка и предохранение от пыли
- 3D модель продукта
.jpg)
Обзор продукта
Высокая точность и жесткость
Шарикоподшипник Simplicity® изготовлен из твердого внешнего стального цилиндра и включает в себя промышленную прочные полимерный сепаратор.
Простота сборки
Стандартный тип шарикоподшипника Simplicity® может быть нагружен с любого направления. Достижение точности управления возможно только при условии использования опоры вала, и монтажная поверхность может быть легко обработана.
Простота замены
Благодаря стандартным размерам и строгому контролю точности, шарикоподшипники Simplicity® любого типа полностью взаимозаменяемы, вследствие чего, замена в случае износа или повреждения производится легко и точно.
Разнообразие типов
PBC предлагает полную линейку шарикоподшипников Simplicity®: стандартный цельный закрытого типа с одним сепаратором, с регулируемым зазором и открытого типа. Пользователь может выбрать из них именно тех линейные подшипники, которые будут полностью соответствовать всем требованиями оборудования.
- Шарикоподшипник Simplicity® состоит из наружного цилиндра, сепаратора для шариков, самих шариков, двойных уплотнений и два замыкающих кольца. Сепаратор для шариков, который удерживает шарики в рециркуляционных дорожках, удерживается внутри наружного цилиндра посредством замыкающих колец.
- Все части собраны с учетом оптимизации своих функций.
- Внешняя оболочка подвергают тепловой обработке, чтобы обеспечить длительный срок службы.
- Шариковый сепаратор формируется из прочного полимера для обеспечения гладкого и тихого хода.
Нагрузка и срок службы
Срок службы (L) линейной втулки может быть получен из следующего уравнения с базовой динамической нагрузкой и нагрузкой на втулку:
L : Срок службы (км)
C : Базовая динамическая нагрузка (Н или фунт)
P : Рабочая нагрузка (Н или фунт)
fw : Коэффициент нагрузки
fH : Фактор твердости
fT : Коэффициент температуры
fС : Коэффициент контакта
Срок службы (Lh) линейного шариковой втулки в час может быть рассчитан путем вычисления пройденного расстояния в единицу времени. Срок службы может быть получен по следующей формуле, если длины хода и количество ходов являются постоянными:
.jpg)
Lh : Срок службы (ч)
L : Номинальная долговечность (км)
s : Длина хода (м)
n1 : Количество ходов в минуту (мин-1)
50 : Базовая константа (км)
Этот термин основывается на оценке ряда одинаковых линейных систем, работающих индивидуально в одинаковых условиях, если 90% из них могут работать с нагрузкой (с постоянная нагрузкой в постоянном направлении) на расстоянии 50 км без повреждений, которые вызываются усталостью прокатки. Это является основой оценки.
Допустимый статический момент (М)
Этот термин определяет допустимое предельное значение статического момента загрузить со ссылкой на сумму остаточной деформации аналогичной используемой для оценки номинальной нагрузке (Co).
Статические коэффициенты безопасности (fs)
Этот фактор используется основываясь на условия использования, приведенные в таблице 1.
| Условия работы | Нижний предел fs |
| Если вал имеет незначительные отклонения и подвержен ударным нагрузкам | от 1 до 2 |
| Если упругую деформации следует рассматривать по отношению к консольной нагрузки | от 2 до 4 |
| Когда оборудование подвержено вибрации и воздействиям | от 3 до 5 |
Статическая грузоподъемность (Cо)
Этот термин определяет статическую нагрузку в месте контакта, где присутствует максимальное напряжение, сумма остаточной деформации тел качения, а в плоскости прокатки составляет 0,0001 диаметра подвижного элементов.
Связь между количеством рядов шариков и сроком службы
Линейные шарикоподшипники Simplicity® построены так, что ряды шариков расположены одинаково. Грузоподъемность варьируется в зависимости от загруженного положения. Срок службы линейного шарикового подшипника из размерных таблиц указан в расчете на дорожку и увеличение нагрузки возможно путем равномерного распределения нагрузки между треками.
В таблице 2 показано увеличение значения на количество рядов шариков в таких случаях:
| Количество рядов шариков | 4 | 5 | 6 |
| Co Нагрузка определенная в таблице |
 |
 |
 |
| Comax Максимальная нагрузка |
 |
 |
 |
| Нагрузка Comax / Co |
1,414 | 1,463 | 1,280 |
Примечание: 3 дорожки подшипника равны.
Нагрузка открытого подшипника пересчитана на 50%, если против открытия.
Зазор и посадка
Стандартный тип линейного шарикоподшипника Simplicity® соответствует валу, что обеспечивает недостаточный зазор, что может привести к преждевременному выходу из строя линейного подшипника и/или к затруднительному линейному движению. Будучи установленные в корпусе, линейные шариковые подшипники и открытые линейные шариковые подшипники с регулируемым зазором могут быть отрегулированы через отверстие корпуса. Однако, слишком большой зазор будет увеличивать деформацию линейного шарикоподшипника, которая влияет на его точность и срок службы. Таким образом, соответствующее зазор между шариковым подшипником и валом, и соответствующее отверстие в корпусе для линейного шарикоподшипника зависят от сферы применения.
Таблица 3 показывает рекомендуемую посадку для линейного шарикоподшипника:
| Модель | Вал | Корпус | |||
| Нормальная посадка | Переходная посадка | Скользящая посадка | Неподвижная посадка | ||
| JP | Высокоточный | g6 | h6 | H7 | J7 |
| IP | Высокоточный | g6 | h6 | H7 | J7 |
| EP | Высокоточный | h6 | j6 | H7 | J7 |
Направляющая (вал) и корпус
Для улучшения производительности линейного шарикоподшипника Simplicity® рекомендуется использовать прецизионные направляющие и подшипниковые опоры.
Вал
Шары в линейном шарикоподшипнике Simplicity® расположены в ряд, и в таком виде соприкасаются с поверхностью вала. Таким образом, размеры вала, допуски, обработка поверхности и твердость вала значительно влияют на производительность линейного шарикоподшипника. Вал должен быть произведены с соблюдением следующих допусков:
- Качество обработки поверхность вала критически влияет на плавность прокатки шаров; Обработка поверхность вала должна быть 6-8 микрон (RА# 7,2 до 10,8a 1.11 до 1 уровня).
- Твердость поверхности вала должна быть от 60 до 64 HRC. Твердость меньше чем 60 HRC будет снижать срок службы и/или нагрузку.
- Преднатяг немного увеличивает сопротивление из-за трения, если преднатяг слишком большой, деформация подшипниковой втулки приводит к сокращению срок службы линейного шарикоподшипника. Минимальная глубина закаленного слоя поверхности приведена в таблице 4.
| Диаметр направляющей ∅d, мм | свыше до |
3 10 |
10 18 |
18 30 |
30 50 |
50 80 |
80 120 |
| Глубина закаленного стоя, мм | min | 0,4 | 0,6 | 0,9 | 1,5 | 2,2 | 3,2 |
Как уже говорилось выше, долговечность линейных подшипников в значительной мере зависит от свойств направляющей. В таблице 5 приведены рекомендуемые требования к изготовлению направляющей.
Таблица 5| Номинальный диаметр, мм | свыше до |
3 6 |
6 10 |
10 18 |
18 30 |
30 50 |
50 80 |
80 120 |
|
| Отклонение диаметра | h6 | мкм | 0 -8 |
0 -9 |
0 -11 |
0 -13 |
0 -16 |
0 -19 |
0 -22 |
| h7 | мкм | 0 -12 |
0 -15 |
0 -18 |
0 -21 |
0 -25 |
0 -30 |
0 -35 |
|
| Круглость | h6 | мкм | 4 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 10 |
| h7 | мкм | 5 | 6 | 8 | 9 | 11 | 13 | 15 | |
| Конусообразность, бочкообразность, седлообразность |
h6 | мкм | 5 | 6 | 8 | 9 | 11 | 13 | 15 |
| h7 | мкм | 8 | 9 | 11 | 13 | 16 | 19 | 22 | |
| Прямолинейность | мкм/м | 75 | 60 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | |
| Биение t1 концов относительно симметричных опор А и В, разнесенных на 0,4L |
мкм/м | 150 | 120 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| Шероховатость Ra | мкм | 0,32 | 0,32 | 0,32 | 0,32 | 0,32 | 0,32 | 0,32 | |
Корпус
Есть широкий спектр корпусов различных по конструкции, обработке и монтажу. Смотрите таблицу 2 (вверху) и следующий раздел по требованиям к монтажу.
Монтаж линейного шарикоподшипника
При установке линейных шарикоподшипниках в корпус, запрещается наносить удары по торцевой части линейного шарикоподшипника, необходимо вставлять подшипник в посадочное отверстие от руки или использовать оправку при установке линейных подшипников большого диаметра (см. рис.1). Чтобы вставить вал в установленный линейный шариковый подшипник, убедитесь, что вал имеет фаски и не нажимайте на шары, вставляя вал под углом.
ПРИМЕЧАНИЕ: Если два валы используются параллельно, параллелизм в данном случае является важным фактором для обеспечения гладкого линейного движения, а также долговечности работы шарикоподшипников линейного перемещения.
Примеры монтажа Популярным способом монтажа линейных шарикоподшипники является установка с небольшом предварительным натягом. PBC Linear рекомендует сборку с небольшим зазором для обеспечения надлежащего функционирования подшипника. Примеры, рисунки от 2 до 6, показывают как вставленный линейный шарикоподшипник использует различные методы установки.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Номинальный срок службы линейного шарикоподшипника
Срок службы систем линейного перемещения
Как только система линейного перемещения начинает поступательное движение сразу после подачи нагрузки, на нее начинает действовать постоянное давление, приводящее к износу шариков вследствие усталости материалов. Длина пробега системы линейного перемещения до первых признаков усталости (выкрашивание, растрескивание с отслаиванием) называется сроком службы системы. Срок службы системы может быть разным даже для систем с одинаковыми размерами, структурой, материалом, условиями нагрева и методами обработки, и когда они используются в одинаковых условиях. Эта разница возникает из-за существенных различий в усталости самого материала. Срок службы определяется как индекс вероятности жизни системы линейного перемещения.
Срок службы (L)
Срок службы это общая длина пробега, которую выдерживают 90% систем с одинаковыми размерами, при условии работы в одинаковых условиях. Срок службы может быть получен из следующего соотношения номинальной динамической грузоподъемности и нагрузки, действующей на систему линейного перемещения:
Для шарикового типа: 
– формула (1)
L – срок службы (км)
C – номинальная динамическая грузоподъемность (Н)
P – нагрузка (Н)
Однако при расчете срока службы при конструировании систем линейного перемещения необходимо принимать во внимание другие факторы, влияющие на срок службы. В этом случае формула (1) преображается
Для шарикового типа: – формула (1-1)
где L – срок службы (км)
fh – коэффициент твердости вала (см рис. 1)
C – номинальная динамическая грузоподъемность (Н)
fт – температурный коэффициент (смотри рис. 2)
P – нагрузка (Н)
fc - коэффициент контакта (см табл. 2)
fw – коэффициент нагрузки (см табл. 3)
Срок службы в часах может быть рассчитан подсчетом рабочего хода в единицу времени. Срок службы в часах может быть рассчитан с помощью следующей формулы, когда длина хода и количество ходов постоянны:
– формула 2Lh – срок службы (час)
ls – длина хода (м)
L – срок службы (км)
n1 – количество ходов в минуту (циклов/мин)
Примеры вычислений
1. Для расчета срока службы L и срока службы в часах Lh линейного шарикового подшипника Simplicity используются следующие данные:
| Линейный шариковый подшипник | EP20G |
| Длина хода | 50мм |
| Количество ходов в минуту | 50 (циклов/мин) |
| Нагрузка на втулку | 490Н |
Номинальная динамическая грузоподъемность линейного шарикового подшипника согласно таблицам измерений 882Н. Согласно формуле (1), таким образом срок службы L рассчитывается как:
Согласно формуле (2), срок службы в часах Lh рассчитывается:
.jpg)
2. Выберем линейный шариковый подшипник исходя из следующих условий:
| Количество используемых линейных втулок | 4 |
| Длина хода | 1м |
| Ходовая скорость | 10м/мин |
| Количество ходов в минуту | 5 (циклов/мин) |
| Срок службы | 10000 часов |
| Общая нагрузка | 980Н |
Согласно формуле (2) рабочий ход в течение срока службы рассчитывается как:
.jpg)
Согласно формуле (1) номинальная динамическая грузоподъемность рассчитывается как:
Исходя из этого, для пары валов, каждый с двумя линейными шариковыми подшипниками: fc =0,81 fw = fT = fн = 1
В результате EP30G выбран из таблицы измерений как тип линейного шарикового подшипника Simplicity, удовлетворяющий номинальной динамической грузоподъемности.
Коэффициент твердости вала(fh)
Вал должен быть достаточно закален, когда используется линейная втулка. Если он недостаточно закален, допустимая нагрузка снижается и срок службы линейного шарикового подшипника снизится.
.jpg)
Температурный коэффициент (fт)
Если температура системы линейного перемещения превышает 100°С, прочность системы линейного перемещения и вала снижается, что уменьшает допустимую нагрузку, по сравнению с системой линейного перемещения, использующейся при комнатной температуре. И как следствие, аномальная температура сокращает срок службы.
.jpg)
рис. 7 Примечание: Максимальная температура пластикового сепаратора 212°F или 100°С. Максимальная температура 176С
Коэффициент контакта (fc)
Как правило, на одном валу используются два или более линейных подшипника. Таким образом, нагрузка на каждую систему линейного перемещения различается в зависимости от точности обработки. Так как линейные втулки не нагружаются одинаково, количество линейных втулок на вал меняет допустимую нагрузку на систему.
Таблица 6| Количество линейных систем на вал | Коэффициент контакта (fc) |
| 1 | 1 |
| 2 | 0,81 |
| 3 | 0,72 |
| 4 | 0,66 |
| 5 | 0,61 |
Коэффициент нагрузки (fw)
При расчете нагрузки на систему линейного перемещения необходимо получить объективный вес, силу инерции, основанную на скорости движения, моментальную нагрузку и перемещение в период времени. Тем не менее сложно точно подсчитать эти данные, потому что возвратно-поступательное движение подразумевает повтор «старт-стоп», также как вибрацию и толчки. Более практичный способ подсчета коэффициента нагрузки – учитывать реальные условия эксплуатации.
Таблица 7| Условия эксплуатации | fw |
| Эксплуатация на низкой скорости (15м/мин и менее) без вибраций и толчков | 1 - 1,5 |
| Эксплуатация на средней скорости (60м/мин и менее) без вибраций и толчков | 1,5 - 2 |
| Эксплуатация на высокой скорости (более 60м/мин) при вибрациях и толчках | 2,0 - 3,5 |
Сопротивление трения
Статическое сопротивление трения системы линейного перемещения Simplicity настолько мало, что незначительно отличается от кинетического сопротивления трения, тем самым обеспечивая плавное линейное движение с низких до высоких скоростей. Вообще сопротивление трения рассчитывается по следующей формуле:
– формула 3
F: Сопротивление трения
µ: Коэффициент трения
W – Вес
f: Сопротивление уплотнения
Сопротивление трения каждой системы линейного перемещения PBC зависит от модели, веса, скорости и смазочного материала. Сопротивление уплотнения зависит от силы прижима кромки и смазочного материала и не зависит от веса. Сопротивление уплотнения системы линейного перемещения от 200 до 500 гс (грамм-сила). Коэффициент трения зависит от веса, крутящего момента и преднатяга.
Таблица 8 - Коэффициент трения системы линейного перемещения| Тип системы линейного перемещения | Модели | Коэффициент трения |
| Линейный подшипник | JP,EP,IP | 0,002 - 0,003 |
Окружающая рабочая температура
Уровень окружающей рабочей температуры каждой системы линейного перемещения PBC зависит от модели.
Формулы пересчета температуры для систем Цельсия и Фаренгейта:
| Тип системы линейного перемещения | Модели | Окружающая рабочая температура |
| Линейный шариковый подшипник | JP,EP,IP | -20 - 80С, -4 - 176F |
Смазка и предохранение от пыли
Использование систем линейного перемещения PBC без смазочных материалов увеличивает износ элементов качения, сокращая срок службы. Таким образом системы линейного перемещения PBC требуют соответствующей смазки. Для смазки PBC рекомендуется турбинное масло, соответствующее стандарту ISO G32-G68 или консистентная смазка на основе литиевого мыла. Некоторые системы линейного перемещения PBC имеют уплотнения, что не позволяют проникнуть пыли внутрь , а смазке вытечь наружу. При использовании в агрессивной или коррозийной среде необходимо использовать защитное покрытие.
3D модель продукта
 Закрытый линейный шариковый подшипник ISO (EP) |
|
|
3D модель
|
|
 Линейный шариковый подшипник с круглой монтажной пластиной (EPF) |
|
|
3D модель
|
|
 Линейный шариковый подшипник с монтажной пластиной по середине (EPFC) |
|
|
3D модель
|
|
 Удлиненный линейный шариковый подшипник с круглой монтажной пластиной (EPF-W) |
|
|
3D модель
|
|
 Линейный шариковый подшипник с квадратной монтажной пластиной (EPK) |
|
|
3D модель
|
|
 Линейный шариковый подшипник с квадратной монтажной пластиной по середине (EPKC) |
|
|
3D модель
|
|
 Удлиненный линейный шариковый подшипник с квадратной монтажной пластиной (EPK-W) |
|
|
3D модель
|
|
 Дюймовый открытый линейный шариковый подшипник, самоустанавливающийся (IPS-OP) |
|
|
3D модель
|
|
.png)