恶劣环境直线运动单元细节设计

作者:汤姆森Thomaon 日期:19/02/20 10:34 浏览:124

Thomson拥有超过50种独特的直线运动单元直线模组,型材尺寸从25mm到285mm,负载范围从300N 到60000N,速度最高到10m/s,加速度最高到40m/s2,行程最长到12m,重复精度最低0.01mm。


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直线运动单元种类

1. 滚珠丝杆、滚珠导轨型单元---适用于大推力,大负载,高精度和高刚度应用。

2. 滚珠丝杆、滑轨型单元---适用于苛刻环境中的低成本,大推力应用。

3. 皮带传动、滚珠导轨型单元---适用于高速,高加速度,高负载,长寿命应用;最高速度可高达5 m/s,最大加速度可高达40 m/s^2.

4. 皮带驱动、滑轨型单元---适用于高速度,高加速度,低维护应用。

5. 皮带驱动、导轮型单元---适用于高速,高加速度,中高负载应用;速度可高达10 m/s,加速度可高达40 m/s^2。

6. 直线提升单元---通常于其它直线运动单元一起,用于X-Y-Z配置。

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线性运动系统暴露于一系列极端的工业环境中。仔细地选择和选择运动系统组件,以及进行周到的工程审查,可以减轻恶劣工业条件下的风险。



设计任何机械线性运动系统的关键步骤是了解系统将在其下运行的环境条件。关键设计考虑因素包括:温度,灰尘和污垢水平,化学暴露,冲洗过程,振动和冲击载荷,辐射以及运动系统可能遇到的任何其他相关环境因素。在选择材料之前,请确保记录这些关键因素。捕获实际数据并研究先前产品的故障代码,以确保您使用的是事实而非观点。

根据您收集的数据,通过选择合适的材料,涂层和润滑剂,利用供应链的应用专业知识来选择合适的线性运动组件。接下来,制定一个可靠的测试验证计划,包括耐久性和环境测试,以确保您选择的材料将提供您期望的使用寿命和可维修性。还可以考虑使用高度加速的寿命测试(HALT),该测试会逐渐提供更严重的环境压力,其强度大大超过设备在使用中所能看到的水平。HALT通常在开发阶段进行,以消除设计问题和边缘组件。

直线运动单元

基于环境考虑选择组件
新一代基于Web的尺寸确定和选择工具简化了选择适当的组件材料以解决线性运动系统设计的环境问题的任务。您输入工具输入到计算中的关键应用参数,例如线性轴承载荷/寿命,滚珠丝杠载荷/寿命和滚珠丝杠临界速度。您还需要输入对于选择正确的材料,覆盖策略和润滑方案至关重要的环境条件。例如,您可以选择:

•水/化学喷雾/雾
•冲击/压机施加/振动
•中度至重度灰尘颗粒计数
•高压/高温冲洗
•水/化学飞溅,
•洁净室

该应用将推荐线性滑块功能-例如镀铬,不锈钢组件或聚合物滑动轴承,以解决环境条件。

组件特征
滚珠导向器或轴承的导轨,轴或铝表面将支撑轴承,并且通常以标准钢,不锈钢,镀Armoloy或镀铬的形式提供。线性轴承提供系统的负载和力矩负载能力。示例包括圆轨直线球衬套轴承,异型轨,车轮导向装置或聚合物导向装置。多数轴承为标准的耐腐蚀(“ CR”)线性轴承或聚合物滑动轴承。将线性单元固定在一起的螺钉,螺栓和螺母的硬件选件通常以标准或不锈钢形式提供。线性单元的密封或防护罩提供了多种选择,从根本没有罩,到波纹管,护罩或封闭式(理想密封)。最后,线性单元内还可以使用标准润滑脂或洁净室润滑脂。

圆轨直线球轴承

圆轨直线球衬套轴承,型材轨道,车轮导向装置或聚合物导向装置也可用作抗腐蚀(“ CR”)线性轴承或聚合物滑动轴承。它们适用于涉及洁净室,高温或冲洗,化学喷雾和雾化或化学洗涤的应用。

1•按环境解决方案:清洁 -此环境的特征是机器车间设置。您可以预期会出现一些空气传播的颗粒和一定程度的湿度。但是,人员通常会在这种环境下工作,而没有任何形式的防护装备(口罩,呼吸器,局部灰尘或化学防护罩)。

解决方案:
•滚珠导轨:标准
•直线轴承:标准
•硬件:标准
•盖:无盖
•润滑:标准油脂

选择该解决方案的原因:在这些环境中,由于几乎不需要担心颗粒或腐蚀,因此可以接受标准的铝和钢部件。

2•中度至重度灰尘颗粒计数 -这种环境的特征是有足够的空气悬浮颗粒,要求操作员佩戴某种形式的呼吸防护装置。带有大型工业抛光机的造纸厂和工厂就是粉尘颗粒数很高的环境的示例。

解决方案:
•滚珠导轨:标准
•直线轴承:标准
•硬件:标准
•盖:可以接受封闭(理想),护罩或波纹管
•润滑:标准

设置此解决方案的原因:可以接受标准钢部件,因为无需担心腐蚀性。而是要注意防止颗粒进入轴承,滚珠导轨和驱动机构(可能是螺钉或皮带)。对于大颗粒,可以使用波纹管罩或铝罩罩。对于较细的颗粒,线性运动系统应具有坚固的密封系统,以保护上述内部零件。这种密封有两种选择。第一个是磁条密封,它由从结构支撑系统中通道的一端延伸到另一端的不锈钢磁条组成。带子固定在端盖上,并用弹簧加载以保持张力。它们穿过滑架上的空腔,因此当横穿系统时,钢带从滑架之前和之后的磁铁上抬起。第二种潜在的密封技术是塑料盖带,它使用与底部挤压件互锁的顺应性橡胶条,例如拉链顶部冷冻袋。舌槽轮廓的配合产生迷宫式密封,可防止微粒进入。

直线运动单元防水-防尘

防水-防尘

3•水/化学品飞溅 h-此环境表示产品可能暴露于间歇性液体飞溅的情况。例如,在大型打印应用中,可能会定期更改墨水的存储空间,从而导致偶尔/意外的溢出。在这种环境下,流体与线性导轨的接触可能是产品处理不当或位置组件位置不正确的结果,但通常不是正常应用过程的一部分。

解决方案:
•滚珠导 套:镀铬
•线性轴承:耐腐蚀
•硬件:不锈钢
•盖子:可以接受封闭(理想)或波纹管
•润滑:标准

设置此解决方案的原因:对于这些应用,滚珠导轨和线性轴承必须耐腐蚀。对于圆轨轴承技术,这将意味着镀铬或440C不锈钢轴系。直线轴承应具有镀铬的轴承板和不锈钢球。较软的不锈钢球轴承和轴通常可减少30%的负载,这是设计的一部分。对于型材轨道轴承,建议使用薄密度镀铬,例如Duralloy。滑动轴承(通常称为棱镜导轨)是滚动轴承的替代选择。棱镜导轨是一种工程聚合物,具有很高的耐化学腐蚀性能。对于密封,根据化学飞溅的严重程度,波纹管就足够了,但是完全密封的单元是理想的。

4•水化学喷雾/雾气 -在严重性方面,此条件比上述环境高出一步。此处,喷雾或雾气是过程的一部分,线性导轨会直接暴露于此元件中。这也可以表征为类似于在制冷应用中发现的冷凝环境。在加工过程中喷洒在机器零件上的冷却液也属于此类。在这种环境下,如果不提供机械保护,轴承和导向装置将与流体接触。

解决方案:
•滚珠导轨:镀铬
•线性轴承:耐腐蚀
•硬件:不锈钢
•盖子:封闭
•润滑:标准

选择此解决方案的原因:对于这些应用,必须有一个完全密封的单元。由于化学喷雾的严重性,强烈建议避免使用滚动轴承技术,并使用棱镜导向轴承,如前所述。出于同样的原因,在这些环境中,应尽可能避免使用滚珠丝杠驱动系统。相反,聚氨酯皮带传动系统将更适合处理腐蚀性化学环境。

滚珠导轨和承轨

滚珠导向器或轴承导轨和轴通常以标准钢,不锈钢,镀Armoloy或镀铬的形式提供。这些线性轴承组件可提供系统的负载和力矩负载能力。它们适合诸如标准机加工车间,中度至重度灰尘颗粒计数以及带有振动的冲击压机等应用。

5•高压温度/降压 —该环境通常描述食品加工应用。在这里,设备可能会在压力下被频繁冲洗。滑块不仅会与流体接触,而且还会在清洁过程中受到很大的力。

解决方案:
•滚珠导轨:镀铬
•线性轴承:耐腐蚀
•硬件:不锈钢
•盖:无盖
•润滑:标准或潜在的食品级或高温润滑脂

选择此解决方案的原因:冲洗环境将导致标准钢零件生锈。镀铬,耐腐蚀的轴承和滚珠导轨应与不锈钢硬件一起使用。也可以使用棱镜导轨,但由于其聚合物材料的耐热性不如金属基滚动体,因此在高温应用中应避免使用。线性单元应打开(无密封),并具有吹扫配件或排泄孔以清除冲洗液。对于高温应用,可以使用特殊的高温润滑脂。在这种高温情况下,应从系统上卸下所有密封件和其他塑料元件。

6•洁净室 —尽管有些线性单元产品系列可以配置为100级洁净室环境,但我们通常指的是ISO 3级(有时称为Class1000)洁净室环境。

解决方案:
•滚珠导 套:镀铬
•线性轴承:耐腐蚀,并去除密封圈/刮水器
•硬件:不锈钢
•盖:无盖
•润滑:洁净室油脂

选择此解决方案的原因:在洁净室环境中,线性滑轨的运动产生的颗粒必须最少。需要镀金属以防止任何类型的生锈。还需要从线性系统中去除任何滑动元件。这意味着轴承导轨中没有密封件/刮水器,线性单元上没有盖。应使用无尘室专用的特殊润滑脂。

7• Impact / Press App./Vibration-此应用程序通常具有几个不同的过程。通常与分拣设备相关的振动台和振动台属于此类别。由于初始冲击动力学而在滑架或鞍座上施加比正常载荷更高的压力机应用程序也被视为此类应用程序的一部分。

解决方案:
•滚珠导轨:标准
•直线轴承:聚合物滑动轴承
•硬件:标准
•盖:可选
•润滑:标准

设置此解决方案的原因:聚合物型衬套的使用(如前所述,也称为棱镜导轨)比滚动体更好地应对高冲击载荷应用。在这种情况下,滚动元件可能会因轴承与轴承表面的点对点接触而破裂成一半或卡在轴承滚动元件的轨道上。但是,棱镜导向装置可以使载荷沿着平面均匀分布,这是振动的理想选择。如果需要,可以根据棱镜数量将棱镜导轨与盖板结合使用。------->>查看直线运动单元



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