Системы линейного перемещения

ЛИНЕЙНЫЕ ПОДШИПНИКИ

Линейные подшипники (подшипники линейного перемещения) - в отличие от остальных подшипников их основной отличительной особенностью является тип перемещения в пространстве. Движущаяся часть приводится в движение с помощью тел качения, либо без них, а неподвижная часть остается в статичном состоянии и служит направляющей линейного перемещения. Однако иногда эти элементы могут меняться местами, т.е. подвижной частью может быть и направляющая.

Шариковые втулки (линейные шариковые втулки) в большинстве случаев имеют систему рециркуляции шариков и позволяют осуществлять прямолинейное перемещение с неограниченным ходом. Их корпуса изготавливаются целиком из металла или пластика с металлическими вставками-дорожками качения. Выпускаются со стандартными метрическими и дюймовыми размерами. Различают следующие исполнения линейных шариковых втулок: лёгкая серия, стандартная серия, самоустанавливающиеся, с регулируемым радиальным зазором, открытые, повышенной грузоподъемности, коррозионностойкие. На основе шариковых втулок также выпускаются подшипниковые узлы для линейного перемещения (каретки).

ЛИНЕЙНЫЕ НАПРАВЛЯЮЩИЕ

Линейные направляющие - это опорные элементы (фиксированные опоры) преимущественно для поступательного неограничнного перемещения, выполняют функцию точного перемещения подвижных частей механизма с сохранением жесткости. Как и в подшипниках вращения, различают линейные направляющие качения и линейные направляющие скольжения. Направляющие состоят из комплекта: рельс-каретка,  линейный подшипник-вал или рельс-рельс с плоским сепаратором. Для достижения часто необходимых в работе жёсткости и точности большинство типов направляющих выпускаются с установленным преднатягом или допускают его регулировку в ходе эксплуатации. В общем случае, при сопоставимых внешних размерах роликовые подшипники воспринимают более высокую нагрузку, чем подшипники с шариками. Это же правило действует и у линейных направляющих - при малых и средних нагрузках и высокодинамичных перемещениях обычно используют шариковые направляющие, а при больших нагрузках - роликовые. Для восприятия особенно высоких нагрузок наилучшим образом подходят направляющие с плоскими сепараторами, профильные направляющие с циркуляцией роликов и линейные опоры качения.

Виды линейных направляющих: 

• Круглые направляющие (валы, направляющие круглого сечения) - это валы используемые с линейными шарикоподшипниками или линейными подшипниками скольжения с антифрикционным покрытием. Валы могут быть сплошные и полые, а их опоры  - концевыми или продольными. Выпускаются также в прецизионном исполнении.
• Направляющие на ходовых роликах - это собираемые по модульному принципу линейные направляющие для различных конструкций. Для них характерен малый вес, бесшумная работа, высокие скорости и большая длина перемещений, а также модульный принцип сборки. 
• Линейные опоры качения - предназначены для применения в направляющих качения, воспринимают высокие нагрузки действующие перпендикулярно плоскости перемещения исполнительных органов и позволяют перемещать их с неограниченной величиной хода.​
• Профильные рельсовые направляющие (рельсы, профильные рельсы, рельсовые линейные направляющие) - это компактные линейные направляющие, обладающие высокой жесткостью и грузоподъемностью. Воспринимают силы, действующие во всех направлениях - за исключением направления перемещения - и моменты вокруг всех осей. Они изготавливаются с различной точностью и разных классов преднатяга, и таким образом, предназначены для использования в конструкциях с высокими требованиями к точности движения и позиционирования. Для сокращения интервалов и стоимости обслуживания профильные направляющие имеют резервуары для смазки. Фронтальные и продольные уплотнения кареток предохраняют систему тел качения от загрязнения даже при критических внешних условиях. Поставляются различные виды профильных рельсовых направляющих: шариковые (двухрядные; четырехрядные; шестирядные; перекрестные); роликовые; с кареткой с опорными роликами; скольжения.
• Направляющие с плоским сепаратором - состоят из системы рельсов с размещенным между ними плоским сепаратором с игольчатыми или цилиндрическими роликами. За редким исключением, применяются в ограниченных диапазонах перемещений, в случаях, когда требуется крайне высокая грузоподъемность при высокой плавности движения и малым трении. Направляющие обладают очень высокой жесткостью, высокой точностью и, по сравнению с другими линейными направляющими, требуют гораздо меньше места для установки. 
• Устройства для линейного перемещения с приводом - представляют собой модули линейного перемещения (линейные модули) или многокоординатные системы с линейными направляющими, электромеханическим приводом и соответствующей системой управления.
• Миниатюрные направляющие -  это готовые конструктивные элементы для ограниченного рабочего пространства. Для них характерна большая грузоподъемность, высокая жесткость и точность при минимальных габаритных размерах. Могут быть: с плоским сепаратором; с циркуляцией тел качения; из нержавеющей стали. Выпускаются так же миниатюрные направляющие скольжения.

ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИЕ РЕЛЬСОВЫЕ НАПРАВЛЯЮЩИЕ

Телескопические рельсовые направляющие – это одна из разновидностей систем линейного перемещения. Свое происхождение телескопические рельсы ведут от выдвижных салазок, главным образом отличаясь от них тем, что состоят из трех вложенных друг в друга металлических профилей, а не из двух. Это позволяет им удлиняться при выдвижении более чем в два раза. Еще одним их важным преимуществом является материал и технология изготовления профилей – это холоднокатаная подшипниковая сталь. Высокая жесткость позволяет им почти не прогибаться под нагрузкой в выдвинутом положении и выдерживать ударные и вибрационные воздействия. Телескопические рельсовые направяющие могут иметь антикоррозионное защитное покрытие, для aгрессивных сред возможно исполнение с никелированными рельсами и шариками из нержавеющей стали, а также покрытия из специальных сплавов и термостойкие смазки.

ШВП / РВП

Шариковинтовая передача (ШВП) - служит для преобразоваяния вращательного движения в поступательное по принципу системы "винт-гайка". При вращении винта гайка движется поступательно, только в ШВП трение скольжения заменено трением качения - винт и гайку разделяют ряды шариков, катящихся в канавках резьбы винта. Рециркуляция шариков обеспечивается возвратными каналами, идущими параллельно оси винта. ШВП характеризуются: большими нагрузками, высокой плавностью хода, долговечностью, большим КПД, возможностью работы при больших скоростях, точностью позиционирования, хорошей жесткостью, отсутствием люфта, возможностью регулирования преднатяга. Виды поставляемых ШВП: стандартные, прецизионные, миниатюрные, высокоскоростные, в исполнении из нержавеющей стали. 

Роликовинтовая передача (РВП) - в отличие от ШВП, где нагрузка передается с гайки на винт через шарики, расположенные в канавках резбы, в РВП нагрузка передается через рифленую поверхность всех цилиндрических роликов, что приводит к значительному увеличению числа точек контакта и общей площади контакта относительно ШВП. Соответственно и грузоподъемность, которая практически всецело зависит от характеристик поверхностей в месте контакта элементов качения и винта, у РВП намного выше. РВП характеризуются: очень высокой грузоподъемностью, очень высокой допустимой скоростью вращения, очень высокими допустимыми ускорениями, долгим сроком службы даже при постоянной работе, высочайшей надежностью, хорошей сопротивляемостью агрессивным средам, хорошей сопротивляемостью ударным нагрузкам и вибрациям, отличной повторяемостью позиционирования. Различают следующие типы РВП: планетарные и рециркуляционные. 

Подшипниковые опоры валов (опоры ШВП/РВП) - подшипниковый узел, который служит для установки концов винтов линейных винтовых передач, а также вращающихся валов. Используется если в оборудовании не предусмотрено гнездо для установки подшипника. Подшипниковые опоры валов могут комплектоваться подшипниками любых типов. Существуют стационарные подшипниковые опоры: на лапах и фланцевые.  

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ (МЕХАТРОНИКА)

Актуаторы (от англ. actuator - привод) - так называют готовые к установке и работе приводные устройства с механической передачей и, в большинстве случаев, встроенным двигателем. Линейный актуатор создает осевое усилие для перемещения между двумя точками крепления. Актуатор вращения создает крутящий момент вокруг приводной оси. Типичный актуатор имеет прочный и легкий корпус из пластика и алюминиевого сплава, коллекторный двигатель постоянного тока, цилиндрический редуктор и, в случае линейного привода, винтовую передачу и выдвижной шток. Хотя возможны другие варианты, например, стальной корпус, асинхронный двигатель переменного тока, планетарный редуктор. Типы линейных актуаторов: штоковые, кареточные, вращения.

Электроцилиндры (электромеханические цилиндры) – это особо мощные штоковые актуаторы. Свое название они получили по аналогии с широко распространенными гидроцилиндрами и пневмоцилиндрами, для замены которых электроцилиндры главным образом и предназначены, а также совместимы по установочным габаритам. Электроцилиндр представляет собой электромеханическое устройство в виде раздвижного телескопического цилиндра. В основе конструкции электроцилиндра лежат ШВП или РВП и приводной двигатель, находящиеся в прочном корпусе с продольными элементами жесткости. Электроцилиндры сочетают в себе лучшие качества гидравлики и пневматики, но они намного проще в эксплуатации, управлении и обслуживании, не требуют установки вспомогательного оборудования, потребляют меньше электроэнергии. Для них не свойственны громкий шум при работе, утечки масла, загрязнение воздуха и т.д.