1: Thanh trượt tuyến tính là gì?
Các thanh trượt tuyến tính, còn được gọi là dẫn hướng tuyến tính hoặc ổ trục chuyển động tuyến tính, là loại ổ trục cho phép chuyển động trơn tru và không ma sát trên một trục. Máy công cụ, robot, bộ truyền động, cảm biến và các thiết bị cơ khí khác thường yêu cầu các bộ phận chuyển động theo đường thẳng trong bất kỳ trục ba chiều nào. Khi tiếp xúc với một vật thể khác, chuyển động tịnh tiến tự do luôn bị chống lại bởi lực ma sát, lực tác dụng bởi hai vật thể chuyển động ngược chiều chuyển động của nhau. Lượng lực ma sát tác dụng được điều chỉnh bởi tải trong tác dụng lên bề mặt tiếp xúc và đặc tính bề mặt được gọi là hệ số má sát.
2: Nguyên tắc làm việc của Slide tuyến tính
Thành phần chính của các thanh trượt tuyến tính là ổ trục, có thể là phần tử lăn, ổ trục mặt phẳng hoặc ổ trục từ tinh. Con lăn sử dụng bi hoặc con lăn để giảm thiểu diện tích tiếp xúc với bề mặt cọ xát. Các bề mặt nơi các phần tử này lăn được gọi là các đường đua. Ổ lăn sử dụng viên bi lăn được gọi là ổ bi, tron khi những cái sử dụng con lăn là ổ lăn. Vòng bi giảm tiếp xúc đến một điểm nhỏ. Về lý thuyết, diện tích tiếp xúc có thể được giảm xuống một điểm nhỏ vô hạn với điều kiện là các bề mặt có thể chống lại ứng suất tiếp xúc cao vô hạn được tạo ra.
Trong thực tế, bề mặt quả bóng và đường đua hơi biến dạng, tạo ra một diện tích tiếp xúc hữu hạn. Diện tích tiếp xúc nhỏ hạn chế vòng bi chịu tải nặng. Để chống lại ứng suất tiếp xúc cao được tạo ra, số lượng bóng tiếp xúc được tang lên. Điều này được thực hiện bằng cách them nhiều hàng bóng và đường đua.
Bộ phận lăn sử dụng con lăn là ổ lăn, được thiết kế để mang tải trọng và giảm thiểu ma sát. Vòng bi lăn di chuyển tải bằng cách sử dụng các phần tử lăn tách các bộ phận chuyển động khỏi vòng bi. Theo lý thuyết, diện tích tiếp xúc giữa con lăn và bề mặt đường đua là một đường thẳng. Giông như các phần tử quả cầu hình cầu, con lăn có xu lướng biến dạng, tạo ra một khu vực tiếp xúc hình chữ nhật. Diện tích hình chữ nhật này lớn hơn diện tích của các ổ bi có kích thước tương đương. Do đó, ứng suất tiếp xúc thu được thấp hơn, cho phép chúng mang tải trọng lớn hơn.
Ổ trục trơn sử dụng các bề mặt trượt thay vì các phần tử lăn để hỗ trợ tải trọng và cho phép chuyển động. Ổ trục bề mặt trơn sử dụng vật liệu và lớp hoàn thiện có hệ số ma sát và bôi trơn thấp. Một số ổ trục bề mặt trơn được làm từ vật liệu composite như Ptfe và than chì với lớp nền kim loại. Loại này được gọi là bôi trơn khô. Điều này cho phép không có sự tiếp xúc giữa kim loại với kim loại giữa các bề mặt trượt và cung cấp các đặc tính tản nhiệt từ lớp nền kim loại. Khi vòng bi Ptfe và than chì bị mài mòn, các hạt bị mài mòn trở thành lớp bôi trơn. Một đặc tính tương tự cũng thấy ở trượt trơn bằng nhựa, tuy nhiên, chúng thiếu các đặc tính tản nhiệt và hoạt động như chất cách nhiệt.
Một loại vòng bi bề mặt trơn sử dụng không khí có áp suất, chất bôi trơn hoặc các loại chất lỏng khác để chống lại tải trọng do các bề mặt tác dụng lên nhau. Bôi trơn thủy tĩnh là thuật ngữ được sử dụng cho chất bôi trơn lỏng có áp suất, trong khi khí tĩnh học dành cho khí nén. Không khí khô thường được sử dụng trong các ứng dụng trong các máy có độ chính xác rất cao. Nhược điểm của loại này là thiết bị phụ trợ đắt tiền cần thiết để tạo ra chất lỏng điều áp.
- Vòng bi từ tính, giống như bôi trơn thủy tĩnh, cung cấp chuyển động gần như không ma sát bằng cách đẩy hoặc hút vật chuyển động. Thay vì sử dụng chất lỏng có áp suất để nâng vật thể lên, vòng bi từ tính sử dụng lực từ do nam châm điện tạo ra. Vòng bi từ tính có thể tác dụng lực lớn nên có thể áp dụng cho các ứng dụng chịu tải trọng cao. Tuy nhiên, loại này có các ứng dụng hạn chế do có thể gây nhiễu từ các thiết bị được gắn và mức tiêu thụ năng lượng tương đối cao.
.png)
Máy sử dụng thanh trượt tuyến tính
3: Các thành phần của slide tuyến tính
Chương này giải quyết các thành phần chung của mọi hệ thống trượt tuyến tính. Điều này bao gồm cơ chế trượt và các thành phần cần thiết để điều khiển vị trí và truyền động. Tùy thuộc vào ứng dụng dự định và nhà sản xuất, các bộ phận độc quyền có sẵn, chẳng hạn như vòng bi hơi, bộ định vị…
-
Vòng bi: Như đã thảo luận trong chương trước, vòng bi là thành phần chính cung cấp chuyển động tự do giữa các bề mặt. Vòng bi được sử dụng cho các thanh trượt tuyến itnh được liệt kê như sau:
+ Vòng bi lăn
Vòng bi
Vòng bilawn
+ Vòng bi bề mặt trơn
Kim loại
Bôi trơn khô
Bôi trơn thủy tĩnh và khí động học
- Vòng bi từ tính: Phổ biến nhất trong số ba phân loại chính là vòng bi lăn. So với các ổ trục được bôi trơn và từ tính, các con lăn chắc chắn hơn và có tính linh hoạt cao. Chúng hoạt động tốt hơn trong cả điều kiện động và tĩnh. Ngoài ra, có thể dễ dàng dự đoán hiệu suất và tuổi thọ của chúng theo các tiêu chuẩn và thông lệ tốt nhất trong ngành. Vòng bi thủy tĩnh và vòng bi từ tính chỉ được sử dụng trong một phạm vi ứng dụng hẹp, chủ yếu là trong phòng thí nghiệm và dụng cụ chuyên dụng.
- Vòng bi lăn được sử dụng trong các thanh trượt tuyến tính có thể được phân loại theo tuần hoàn của phần tử lăn. Đối với các cấu hình không tuần hoàn, khoảng cách được bao phủ bởi thanh trượt tuyến tính được giới hạn ở chiều dài của hàng phần tử lăn. Các phần tử lăn quay nhưng không di chuyển hoàn toàn với bàn trượt. Các phần tử lăn không tuần hoàn chỉ di chuyển với một nửa tốc độ của to axe và do đó chỉ được một nửa quãng đường. Đối với các phần tử lăn tuần hoàn, cuộc đua có đường quay trở lại được thiết kế vào toa xe. Các phần tử lăn tuần hoàn bằng cách di chuyển theo đường vòng bên trong cỗ xe. Điều này cho phép cả con lăn và xe ngựa di chuyển cùng nhau dọc theo đường ray dẫn hướng. Các phần tử lăn cho các thanh trượt tuyến tính tuần hoàn là các ổ bi.
- Vân chuyển: Vận chuyển là bộ phận chuyển động được hướng dẫn bởi các vòng bi. Đây là bộ phận hỗ trợ công cụ, dụng cụ hoặc cụm lắp ráp phụ yêu cầu chuyển động tuyến tính. Chuyển động tuyến tính của chúng chủ yếu bị giới hạn mặt phẳng XY. Các toa di chuyển theo hướng Z sử dụng vít trợ lực hoặc truyển động vít. Một bộ truyền động thường được ghép nối với cỗ xe. Điều này cung cấp lực hoặc mô-men xoắn cần thiết để làm cho cỗ xe chuyển động.
- Ray dẫn hướng: Đây là những bề mặt cố định mà các bề mặt trượt của ổ trượt trơn hoặc các phần tử lăn trượt trên đó. Ray dẫn hướng cho các ổ trục bề mặt trơn về cơ bản là các bề mặt phẳng có hoặc không có chất bôi trơn. Chúng cũng có thể có dạng hình trụ, thường được gọi là trục hoặc tạp chí. Đối với ổ lăn, các rãnh được thiết kế để cân bằng diện tích tiếp xúc được bao phủ với độ lớn của ứng suất tiếp xúc. Vì điều này thể hiện rõ hơn ổ bi, nên biên dạng đường đua của nó được thiết kế để phân thành hai: vòm tròn và vòm kiểu gothic.
- Vòm tròn và vòm kiểu gothic đều có hai rãnh chứa các ổ bi. Các đường đua chỉ tiếp xúc bóng theo hình vòm tròn tại hai điểm; Đối với mái vòm kiểu gothic, tiếp xúc ở bốn điểm. Trực giác ban đầu cho rằng vòm kiểu gothic tốt hơn vì nó có thể chịu được tải trọng nặng hơn. Tuy nhiên, một hiệu ứng gọi là trượt vi sai gây ra những hậu quả tiêu cực cho các mái vòm kiểu gothic. Trượt vi sai là do các dường kính lăn khấc nhau xảy ra trong các đường đua cong. Điều này dẫn đến tốc độ lăn khác nhau tạo ra lực ma sát trượt. Độ trượt chênh lệch thể hiện rõ hơn trên các vòm kiểu lothic vì có sự khác biệt lớn hơn giữa các đường kính cán hiệu quả. Do đó, vòm tròn được ưa chuộng hơn vòm kiểu lothic. Vòm kiểu Gothic thường được sử dụng cho các hệ thống nhỏ cần xếp hạng tải trọng cao hơn so với các loại vòm cung tròn có kích thước tương tự.