Линейный вал или рельсовая направляющая? Что выбрать?

12.01.2021

В процессе проектирования линейных систем перемещения инженеры могут выбирать из двух вариантов. Составляющие такой системы передвижения предназначены в основном для решения следующих задач:

  • быть опорой для элементов станка – нести на себе вес транспортируемой части по направлению передвижения, соблюдая при этом прямолинейность. Валы и рельсовые направляющие, выступая частью конструкции, обеспечивают ее жесткость;
  • точно направлять перемещаемые части в нужном направлении с минимальным трением;
  • брать на себя нагрузки, которые возникают в ходе рабочего процесса.

Можно использовать линейный вал, но можно и рельсовую направляющую. От того, насколько будет правильным выбор, может зависеть многое. Неверное решение вопроса способно привести к значительным потерям по причине конструктивных или структурных изменений, недостаточной продуктивности оборудования.

Что такое линейный вал?

Линейный вал является составляющей частью системы линейных перемещений. Это цилиндрический металлический элемент, который требует высокоточного изготовления. Материалом для производства являются легированные, высокоуглеродистые стали. Для дополнительных направляющих линейных валов иногда применяется индукционная закалка с целью получения максимально надежной и стойкой к износу опоры. Валы отполированы до получения поверхностей с низким коэффициентом трения, чтобы втулка или шариковый подшипник могли перемещаться без лишних препятствий. Их производят разного размера, но и в различном исполнении (для использования в условиях агрессивной химической среды, повышенной влажности, при перепадах температуры).

Что собой представляет рельсовая направляющая?

Рельсовая направляющая является высокоточным изделием для линейного типа перемещения. Она предназначена для применения в станках, обрабатывающих центрах, специальном оборудовании, измерительных машинах. Прецизионная рельсовая направляющая – пара направляющих рельс, между которыми расположен сепаратор с элементами качения с использованием шариков, перекрестных роликов, т. п. В таких направляющих нет системы рециркуляции элементов качения, что обеспечивает меньшее сопротивление движению. Длина рельс и сепаратора может ограничивать их ход.

В профильных рельсовых направляющих есть дорожки с телами качения. Когда каретка движется по рельсам этих направляющих, то нагрузка распределяется равномерно по дорожкам, обеспечивая отличный результат обработки материалов. При этом люфт (свободный ход) минимальный либо вообще отсутствует. Купить профильные направляющие рельсы вы можете в компании АНТРИБ, занимающейся поставками комплектующих и запчастей для промышленного оборудования. Данные рельсовые системы служат для перемещения подвижных частей станков. Их широко используют в медицинском, упаковочном, осветительном оборудовании, при обработке металла и т. д.  

Плюсы и минусы

Как у линейных валов, так и рельсовых направляющих есть свои плюсы и минусы.

Вал может быть сплошным или пустотелым. Благодаря индукционной закалке, шлифованной поверхности эти детали из высокопрочной стали выдерживают значительные нагрузки и отлично справляются с поставленными перед ними задачами. Вал не требователен к использованию монтажной платформы, поскольку его подшипники нормально функционируют даже при несоответствии осей.

Минусами линейных валов считают:

  • крепление только с двух сторон вала и отсутствие крепежа к рабочей поверхности станины;
  • ограничение по длине в связи с провисанием.

Что касается величины подъема груза, то здесь выигрывает рельсовая направляющая. Это объясняется тем, что у нее фигурный профиль. Такая особенность конструкции позволяет вступать в контакт поверхностям на большей по размеру площади, а значит, в сравнении с линейным валом с круглыми формами обеспечивает более высокую грузоподъемность. Кроме того, рельсовые профили считаются более выносливыми при кратковременных максимальных нагрузках, чем линейные валы. К тому же еще один плюс рельсовых направляющих – одинаковая грузоподъемность во всех направлениях. В то время как в случае с круглыми валами нужно учитывать и ориентироваться на направление загрузок, влияющих на шарикоподшипники.

По жесткости и прочности преимущество имеет рельсовый тип направляющей. Здесь играет роль контактная площадь между поверхностями. У рельсовых направляющих процент прогиба намного ниже.

Каленые дорожки рельсовых направляющих позволяют увеличивать точность передвижения по ним. Но зато линейные валы способны самостоятельно выравниваться по ходу.

По скорости перемещения выигрыш тоже на стороне рельсовых направляющих. 5 м против 2 м в секунду. Сложная конструкция рельсовой направляющей побеждает линейный вал с небольшими возможностями перемещения шариков в свободной зоне под нагрузкой.

Итак, рельсовые направляющие характеризуют как грузоподъемные жесткие детали с неограниченной длиной перемещения. Считаются более точными в сравнении с валами, но тоже имеют ряд недостатков:

  • у них высокие требования к шероховатости и прямолинейности мест креплений;
  • сложность монтажа.

Заключение

Подводя итоги, можно сделать следующие выводы:

  • Круглый прецизионный вал монтируется легче, чем рельсовая направляющая;
  • Там, где нужна высокая точность работ, применяются рельсовые направляющие, которые обеспечивают выгоду по техническим показателям;
  • Рельсовые направляющие крепят к станине по всей длине в нескольких точках, что препятствует прогибу под нагрузкой, вибрациям, обеспечивает жесткость конструкции. Они на всем протяжении передают нагрузку станине;
  • Применение же линейных валов существенно снижает затраты на монтаж;
  • Установка линейных валов не требует специальной подготовки поверхности, они более подходят для работы в экстремальных условиях.