使用球或辊的线性轴承通常选择具有承载高负荷的能力,具有非常低的摩擦。但滚动元件 - 包括线性轴承 - 不是无摩擦。有助于摩擦线性轴承的因素之一(以及表面粗糙度,弹性滞后材料和润滑)是一种称为差速滑动的现象。
在理想的世界中,线性轴承的承载球将遇到与滚道的点接触。(类似地,使用滚子的线性轴承将在滚轮和滚道之间经历线接触。)但实际上,球(或滚筒)和滚道材料具有少量弹性,并且在负载下略微变形,转化点(或线路)与小椭圆区域接触。这种小型集中区域的承重区域产生赫兹接触应力在两个表面之间,接触面积的椭圆形几何形状导致差动滑动。
尽管差动滑移确实发生在使用圆柱滚子的轴承中,但它比使用滚珠的轴承要小得多。
当球沿滚道滚动时,接触面积中的任何点的速度必须等于轴承的角速度乘以半径到达Y轴的半径(球辊沿着该轴线)。
但是因为接触面积具有椭圆形,所以y轴的半径在椭圆上的不同点处变化。例如,在下面的图示中,点“a”和“b”处的y轴的半径与点“c”和“d”的y轴不同于半轴。
这意味着沿接触面积的各种点具有不同的速度,结果是代替滚动,球滑动或滑动,因为它沿着滚道行进。
当然,并非所有点沿接触区域滑动。在没有滑动的情况下有一个半径。但是如果任何点的y轴到y轴的半径比这更大或小于此,则滑动将在该点处发生。
事实上,从理论上讲,接触区域可以分为三个“滚动带”,内部带经历纯滚动,而外部带经历滑移。(事实上,有些滑动确实发生在内部带内,而有些滚动发生在外部带内。越高整合球与滚道之间的整体滑移越高。)
差动滑移通过增加摩擦和产生热量而影响线性轴承的性能。而言,直线轴承设计与施工,带有哥特式拱道滚道几何形状的轴承经历了比圆弧几何形状更高的差动滑动。这是因为哥特式拱形几何形状产生了球的滚动直径之间具有相对较大的差异的接触区域。
图像信用:亚历山大斯洛克姆
差动滑移也会影响预紧力,预紧力可以应用于哥特拱滚道几何形状的轴承,因为预紧力增加了球和滚道之间的接触面积,这进一步增加了摩擦和热的产生。
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