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直線導(dǎo)軌的應(yīng)用,必須對(duì)選用的型號(hào)與使用條件來(lái)驗(yàn)算其負(fù)荷容量及壽命,根據(jù)這些結(jié)果來(lái)判斷選擇的直線導(dǎo)軌型號(hào)是否符合需求。
負(fù)荷容量的驗(yàn)算是利用基本額定靜負(fù)荷(C0),求出靜安全系數(shù),即確定其靜的負(fù)荷限度;而壽命的驗(yàn)算則是利用基本額定動(dòng)負(fù)荷(C),來(lái)計(jì)算額定壽命。
直線導(dǎo)軌的壽命是指在滾動(dòng)體或滾動(dòng)面上由于循環(huán)應(yīng)力的作用,到出現(xiàn)因材料的滾動(dòng)疲勞所發(fā)生的金屬表面剝落時(shí)所運(yùn)行的總距離。
1,基本額定靜負(fù)荷C0
直線導(dǎo)軌在靜止或低速運(yùn)行中承受過(guò)大或沖擊的負(fù)荷時(shí),在滾動(dòng)體與滾動(dòng)面之間會(huì)產(chǎn)生局部的永久變形,這個(gè)永久變形量如果超過(guò)某個(gè)限度時(shí),就會(huì)影響直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的順暢性。
所謂的基本額定靜負(fù)荷(C0),是指在產(chǎn)生最大應(yīng)力的接觸面處,使?jié)L動(dòng)體與滾動(dòng)面間的永久變形量之總和達(dá)到滾動(dòng)體直徑的0.0001倍時(shí),方向和大小一定的靜止負(fù)荷。所以基本額定靜負(fù)荷即為容許靜負(fù)荷的限度。
2,容許靜力矩 M0
在直線導(dǎo)軌上作用力矩時(shí),從直線導(dǎo)軌內(nèi)的滾動(dòng)體應(yīng)力分布來(lái)看,兩端的滾動(dòng)體產(chǎn)生最大的應(yīng)力。所謂的容許靜力矩(M0),是指在產(chǎn)生最大應(yīng)力的接觸面處,使?jié)L動(dòng)體與滾動(dòng)面間的永久變形量之總和達(dá)到鋼珠直徑的0.0001倍時(shí),方向和大小一定的靜止力矩。所以容許靜力矩即為靜的作用力矩的限度。在直線導(dǎo)軌中是以MP、MY、MR這3個(gè)方向的力矩來(lái)定義的。
3,靜安全系數(shù) fs
當(dāng)直線導(dǎo)軌使用在有振動(dòng)、沖擊或激烈的啟動(dòng)停止情形,由于慣性力或力矩等外力的作用,會(huì)有大的負(fù)荷產(chǎn)生,對(duì)于這樣的負(fù)荷狀況,有必要考慮靜安全系數(shù)。靜安全系數(shù)(fs) 是按直線導(dǎo)軌的基本額定靜負(fù)荷(C0),為作用在直線導(dǎo)軌上的負(fù)荷的多少倍來(lái)表示,如下式所示。各種應(yīng)用狀況的靜安全系數(shù)之基準(zhǔn)值,如下表所示。
fs = C0 / P
或
fs = M0 / M
fs :靜安全系數(shù)
C0:基本額定靜負(fù)荷(N)
M0:容許靜力矩(N.M)
P:計(jì)算負(fù)荷(N)
M:計(jì)算力矩(N.M)
靜態(tài)系數(shù)的基準(zhǔn)值
4,基本額定動(dòng)負(fù)荷 C
即使同一批制造出來(lái)的產(chǎn)品,在相同的條件下運(yùn)動(dòng),直線導(dǎo)軌的壽命也會(huì)有些許差異。因此,為了確定直線導(dǎo)軌的壽命,一般使用以下定義的額定壽命。所謂的額定壽命(L),是指一批相同規(guī)格的直線導(dǎo)軌在同樣的條件下運(yùn)動(dòng)時(shí),其中的90%不產(chǎn)生表面疲勞剝落的現(xiàn)象所能行走的總運(yùn)行距離。當(dāng)直線導(dǎo)軌承受負(fù)荷并運(yùn)動(dòng)時(shí),為計(jì)算其壽命要使用基本額定動(dòng)負(fù)荷。
所謂的基本額定動(dòng)負(fù)荷(C ),是指一批相同規(guī)格的直線導(dǎo)軌在同樣的條件下運(yùn)動(dòng)時(shí),當(dāng)其滾動(dòng)體為鋼珠時(shí),其額定壽命為50km,而其滾動(dòng)體為滾柱時(shí),額定壽命為100km,方向和大小都不變的負(fù)荷。
5,壽命計(jì)算
直線導(dǎo)軌的額定壽命(L)會(huì)因?qū)嶋H所承受的負(fù)荷而不同,可依照選用規(guī)格的基本額定動(dòng)負(fù)荷(C)和工作負(fù)荷(P)來(lái)推算出使用壽命。直線導(dǎo)軌的使用壽命會(huì)隨著運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、滾動(dòng)面的硬度與環(huán)境溫度而變化,依其循環(huán)的滾動(dòng)體類型,選用下式來(lái)計(jì)算其壽命。
L:額定壽命(KM)
C:基本額定動(dòng)負(fù)荷(N)
P:工作負(fù)荷(P)
fH:硬度系數(shù)
fT:溫度系數(shù)
fW:負(fù)荷系數(shù)
硬度系數(shù) fH
直線導(dǎo)軌滾動(dòng)面的硬度必須為HRC 58~64,如果硬度比此數(shù)值低時(shí),會(huì)降低直線導(dǎo)軌的負(fù)荷能力,此時(shí)基本額定動(dòng)、靜負(fù)荷應(yīng)分別乘以相對(duì)的硬度系數(shù) fH,如下圖所示。出廠的PMI 直線導(dǎo)軌硬度要求為HRC 58以上,所以 fH =1.0。
溫度系數(shù) fT
直線導(dǎo)軌使用在環(huán)境溫度高于100℃時(shí),高溫效應(yīng)會(huì)影響其使用壽命,此時(shí)基本額定動(dòng)、靜負(fù)荷應(yīng)分別乘以相對(duì)的溫度系數(shù) fT,如下圖所示。PMI 直線導(dǎo)軌部分的配件為塑、橡膠制 品,建議的使用溫度為100℃以下。
負(fù)荷系數(shù) fW
雖然直線導(dǎo)軌所承受的負(fù)荷可藉由計(jì)算求得,但實(shí)際使用時(shí)大都伴隨著振動(dòng)或沖擊,負(fù)荷多會(huì)大于計(jì)算值。因此在考慮不同的運(yùn)轉(zhuǎn)條件與使用速度下,建議依經(jīng)驗(yàn)所得到的負(fù)荷系數(shù)除以基本額定動(dòng)負(fù)荷C,如下表所示。