Общие технические данные и расчеты

Общие положения

Общие технические данные и расчеты относятся ко всем шариковым рельсовым направляющим и ко всем шариковым кареткам. Специальные технические данные, касающиеся одиночных типов, приводятся отдельно.

Классы предварительного натяга

В зависимости от условий применения, шариковые рельсовые направляющие Rexroth могут поставляться с четырьмя классами предварительного натяга. Для предотвращения снижения срока службы предварительный натяг не должен превышать 1/3 нагрузки на подшипник F. В целом, жесткость каретки повышается с увеличением предварительного натяга.

Системы направляющих с параллельными рельсами

• для выбранного класса предварительного натяга должны соблюдаться также допустимые отклонения параллельности рельсов (см. таблицы для каждого исполнения).
• при установке шариковых рельсовых направляющих класса точности N мы рекомендуем исполнение с зазором или предварительным натягом класса 0,02С во избежание неправильных значений предварительного натяга из-за допусков.

Скорость

v_max : от 3 до 10 m/s

Точные значения приводятся в описании отдельных кареток.

Ускорение

a_max : от 250 до 500 m/s²

Точные значения приводятся в описании отдельных кареток. Только для систем с предварительным натягом. Для систем без предварительного натяга amax. : 50 m/s²

Термостойкость

t_max = 100 oC

Максимальное значение, допускается только на короткий период. В режиме непрерывной работы максимальная температура не должна превышать 80°С.

Трение

Коэффициент трения m для шариковых рельсовых направляющих Rexroth составляет примерно от 0,002 до 0,003 (без трения уплотнений).

Специальная конструкция Rexroth с 4 рядами шариков обеспечивает касание шариков в двух точках независимо от направления нагрузки. Это ведет к уменьшению трения до минимума.

Другие исполнения шариковых рельсовых направляющих с 2 или 4 рядами шариков с касанием в 4 точках имеют повышенное трение: в шариковых дорожках готического профиля трение повышается из-за дифференциального проскальзывания при боковой нагрузке или при равном предварительном натяге без нагрузки (в зависимости от касания и нагрузки, коэффициент трения может повышаться в 5 раз).
Такое высокое трение ведет, соответственно, к повышенному нагреву.

Уплотнения

Уплотнения предназначены для предотвращения попадания в каретку грязи, стружки и т.п., из-за которых может сокращаться еe срок службы.

Универсальное уплотнение

Каретки Rexroth стандартного исполнения имеют встроенные универсальные уплотнения, которые обеспечивают равномерное уплотнение направляющих рельсов с защитными лентами и без них.
Низкий коэффициент трения в сочетании с эффективным уплотнением был одним из важнейших факторов конструктивной разработки. Применяются там, где требуется хорошее уплотнение. По заказу возможна поставка уплотнений с низким коэффициентом трения.

Торцевое уплотнение

Торцевые уплотнения поставляются по отдельному заказу как дополнительные принадлежности и устанавливаются заказчиком. Уплотнения Viton или NBR поставляются по отдельному заказу и устанавливаются заказчиком. Используются для предотвращения проникновения мелких загрязнений, металлических частиц или смазочноохлаждающей жидкости. Используются для предотвращения проникновения крупных загрязнений, металлических частиц или смазочно-охлаждающей жидкости.

Скребок

Скребки поставляются по отдельному заказу как дополнительные принадлежности и устанавливаются заказчиком. Используются для предотвращения проникновения крупных загрязнений или стружек.

Определение понятия динамической нагрузки С

Радиальная нагрузка постоянной величины и направления, при которой опора качения теоретически может работать с ресурсом 105 m хода. Динамические нагрузки, приведенные в таблицах, в основном, на 30% выше значений DIN или ISO, что подтверждается испытаниями.

Определение понятия статической нагрузки С₀

Статическая нагрузка в направлении нагружения, которая в максимально нагруженном месте касания шарика и дорожки (на направляющем рельсе) при смазке ≤ 0,52 соответствует расчетной нагрузке 4200 МПа. Примечание: при такой нагрузке на точку касания происходит взаимная деформация шарика и дорожки, составляющая примерно 0,0001-кратную величину от диаметра шарика.

Определение номинального ресурса и его расчет

Ресурс определяется как расчетная длительность работы при 90% вероятности сохранения  работоспособности у отдельной опоры качения или у группы одинаковых опор, работающих в одинаковых условиях, при использовании обычных материалов нормального качества и в нормальном режиме эксплуатации.

Номинальный ресурс L или Lh определяется по формулам (1), (2) или (3):

Номинальный ресурс при постоянной скорости

* При длине хода < 2 · длин каретки допустимые нагрузки уменьшаются. Консультируйтесь с нами.

Номинальный ресурс при переменной скорости

Динамическая эквивалентная нагрузка на подшипник для расчета ресурса

– при переменной нагрузке на подшипник

При переменной нагрузке динамическая эквивалентная нагрузка F рассчитывается по формуле (5):

– при комбинированной нагрузке на подшипник

Динамическая эквивалентная нагрузка F – результат вертикальной и горизонтальной нагрузок – рассчитывается по формуле (6):

Примечание:
Конструкция шариковой рельсовой направляющей допускает такой упрощенный расчет.

Примечание
Если нагрузки FV и FH изменяются ступенчато, то они должны рассчитываться отдельно по формуле (5). Внешняя нагрузка, действуя на каретку под углом, может быть разложена на составляющие F_V и F_H, которые используются в окончательном расчете по формуле (6).

– при комбинированной нагрузке на опору в сочетании с крутящим моментом

При комбинированной внешней нагрузке – вертикальной и горизонтальной – в сочетании с крутящим моментом, динамическая эквивалентная нагрузка F рассчитывается по формуле (7): Формула (7) справедлива только при использовании одного направляющего рельса.

Примечание
Если нагрузки FV и FH изменяются ступенчато, то они должны рассчитываться отдельно по формуле (5).
Внешняя нагрузка, действуя на каретку под углом, может быть разложена на составляющие F_V и F_H, которые используются в окончательном расчете по формуле (7).

Статическая эквивалентная нагрузка на подшипник

При комбинированной внешней статической нагрузке – вертикальной и горизонтальной – в сочетании с крутящим моментом, статическая эквивалентная нагрузка F₀ рассчитывается по формуле (8). Статическая эквивалентная нагрузка F₀ не должна превышать допустимую статическую нагрузку С₀. Формула (8) справедлива только при использовании одного направляющего рельса.

Примечание
Внешняя нагрузка, действуя на каретку под углом, может быть разложена на составляющие F_V0 и F_H0, которые используются в формуле (8).

Критерий выбора класса точности

Классы точности и допуски (μм)

Шариковые рельсовые направляющие Rexroth предлагаются по 5 различным классам точности. Перечень исполнений приводится в таблице «Номера деталей».

Встроенная взаимозаменяемость – результат прецизионного изготовления

Фирма Rexroth изготавливает направляющие рельсы и каретки, особенно в зоне шариковых дорожек, с такой высокой точностью, что каждый отдельный элемент может быть в любое время заменен другим.
Например, одна каретка может легко устанавливаться на разные направляющие рельсы одного и того же размера. В равной степени это относится и к направляющему рельсу, который может работать с разными каретками.

• По заказу мы можем предоставить допуски на случай комбинирования кареток и направляющих рельсов разных классов точности.
• XP-каретка, SP&рельс

Отклонение параллельности Р₁ работающей шариковой рельсовой направляющей

Измерено в середине каретки

Условные обозначения к рисунку:
Р1 = отклонение параллельности
L = длина рельса

Критерий выбора комбинаций классов точности

Рекомендуемые комбинации классов точности

Рекомендуемые комбинации для короткого хода и малого расстояния между каретками: каретки более высокого класса точности, чем направляющий рельс. Рекомендуемые комбинации для длинного хода и большого расстояния между каретками: направляющий рельс более высокого класса точности, чем каретки.

Критерий выбора класса точности перемещения

Каретки классов точности XP, SP и UP обеспечивают непревзойденную  точность хода в результате усовершенствования зон входа и выхода шариков. Данные высокоточные опоры, в частности, могут эффективно использоваться в процессах высококачественной обработки, в измерительных системах, в сканерах повышенной точности, в шлифовальных системах и т.д.

Критерий выбора предварительного натяга

Определение класса предварительного натяга

Сила предварительного натяга, основанная на динамической допустимой нагрузке C_dyn соответствующих кареток.

Пример:
Каретка R1651 314 20
Cdyn = 41 900 N
Предварительный натяг 0,02 С = 838 N
Предварительный натяг данной каретки базовой нагрузкой составляет приблизительно 838 N.

Выбор класса предварительного натяга

В исполнениях без предварительного натяга зазор между каретками и направляющим рельсом составляет от 1 до 10 μm. Если используются два направляющих рельса и более одной каретки на один рельс, данный зазор, как правило, уравнивается допусками на параллельность.

Критерий выбора уплотнений кареток

Выбор типа уплотнения

Для умеренных и более высоких нагрузок всегда рекомендуются стандартные уплотнения, обеспечивающие оптимальную герметичность. При воздействии таких нагрузок трение уплотнений составляет лишь незначительную часть общей величины трения системы. Уплотнения данного типа могут также  использоваться в условиях повышенной загрязненности, например, металлическими стружками и другими частицами. Критерий выбора предварительного натяга Определение класса предварительного натяга Сила предварительного натяга, основанная на динамической допустимой нагрузке Cdyn соответствующих кареток.
Пример:
Каретка R1651 314 20
Cdyn = 41 900 N
Предварительный натяг 0,02 С = 838 N
Предварительный натяг данной каретки базовой нагрузкой составляет приблизительно 838 N.
Уплотнения с низким коэффициентом трения предназначены для использования в условиях низких нагрузок, когда трение уплотнений составляет существенную часть общей величины трения в системе. Это в значительной мере снижает трение при воздействии особо легких нагрузок. При этом данные уплотнения вполне справляются с очисткой оборудования от небольших загрязнений, легких полупроводниковых частиц и т.п. Торцевые уплотнения и защитная лента для направляющего рельса способствуют повышению  эффективности уплотнений в условиях повышенных загрязений, например, в деревообрабатывающей промышленности.

Упругая деформация в зависимости от классов предварительного натяга и кареток

Пример:
Каретка FNS, типоразмер 35
a) Каретка R1651 31.20 с предварительным натягом 0,02 С (С1)
b) Каретка R1651 32.20 с предварительным натягом 0,08 С (С2)
с) Каретка R1651 33.20 с предварительным натягом 0,13 С (С3)

Пример:
Каретка FLS, типоразмер 35
a) Каретка R1653 31.20 с предварительным натягом 0,02 С (С1)
b) Каретка R1653 32.20 с предварительным натягом 0,08 С (С2)
с) Каретка R1653 33.20 с предварительным натягом 0,13 С (С3)

Пример:
Каретка SNS, типоразмер 35
а) Каретка R1622 31.20 с предварительным натягом 0,02 С (С1)
b) Каретка R1622 32.20 с предварительным натягом 0,08 С (С2)
с) Каретка R1622 33.20 с предварительным натягом 0,13 С (С3)

Пример:
Каретка SLS, типоразмер 35
а) Каретка R1623 31.20 с предварительным натягом 0,02 С (С1)
b) Каретка R1623 32.20 с предварительным натягом 0,08 С (С2)
с) Каретка R1623 33.20 с предварительным натягом 0,13 С (С3)

Обозначения к иллюстрации
δ_el.= упругая деформация
F = нагрузка