在本文中，我们将概述如何为您的应用程序和环境选择线性指南。
通过林赛Brimage和Eric Schultz.|汤姆森工业公司
伊恩•米勒|行动行业加拿大
直线运动系统的设计者经常发现自己在权衡圆形和剖面（也称为方形）直线导轨的利弊。在决定采用哪种技术时，需要考虑很多因素；只有在极端环境引起关注时，这种情况才会进一步恶化。通常情况下，线性导轨技术的选择是在设计过程的后期根据假设做出的。花时间进行细致入微的审查可以使一个简单的设计和一个复杂的区别，影响性能，组装时间和总成本。
圆形轨道和轮廓轨道在功能上通常是可互换的，但即使在这些类别中也有明显的差异。为您的应用程序做出正确的选择可以在成本、性能和耐用性方面带来显著的优势。本文将讨论这些差异如何在因极端环境而变得复杂的应用程序中发挥作用。流体或固体颗粒出口、极端温度、腐蚀、冲击和振动设计方面的考虑都将被讨论。
在研究这些复杂的因素之前，重要的是要记住在要求不高的环境中圆形和轮廓线性导轨的优缺点。理解这些技术以及如何最好地将它们应用到应用程序中始终是良好设计实践的第一步。
用于原谅安装的圆形轨道
圆形铁轨是两种技术的老年人，已经大约80年了。通常，最经济的选择（相对于部件成本）圆形轨道具有较低的负载能力和宽松精度。圆形轨道的设计非常宽容;根据您的申请，这种宽恕可能是一种力量或弱点。对于宽松公差可接受的应用，或者在低分量成本比尺寸的公差更为关键的情况下，圆形轨道是一个很好的选择。
圆轨道是自对准的，非常宽容的问题产生的平行度或变化的轨道高度的系统使用多个轨道。该技术提供了一个平滑和低阻力的平台。简单的外形增强了高效的密封和自然的抗污染能力。此外，圆轨道不需要安装表面加工的时间和费用，是末端支持应用的唯一选择。
轮廓轨道（也称为方形轨道）更精确
轮廓是两种技术的新技术，已经大约40年了。通常，两种选项的越来越昂贵，分布式轨道具有更高的负载能力和更严格的精度。轮廓轨道的设计并不宽容，这种严格性可能对您的设计具有很大的好处或复杂因素。该技术的性质对所需精度极其紧密的应用，或者在手头的任务中固有的过度负载是固有的。系统的紧凑性质可以有助于降低设备的整体大小，但更高的预载荷可能会增加拖动。
此外，型材轨道安装和安装过程的性质(包括表面加工)使得它非常难以容忍的平行度或轨道高度的变化系统使用一个以上的轨道。采用型材导轨的制造系统需要更高的精度。它们精致而紧凑的外形也受到更复杂的密封和相对较差的污染回弹性的影响。
指定直线导轨时应考虑流体接触问题
暴露于诸如水，雾和高湿度的流体可能导致铁路型腐蚀。在压力下，如在冲洗情况下，流体可以将润滑清洗。暴露于腐蚀性液体，如化学喷雾，燃料油，酸性食品，烃，尿素和肥料可以引入安全威胁，并有助于磨损，停机和性能下降。圆形和型材引导件在基于密封，润滑型，材料选择，涂料，安装和标准合规性的流体处理能力中会有所不同，在医疗和食品工业中尤其重要。
对于圆形和型材导向器，全接触密封和适当的润滑将防止钢部件的滚道生锈。圆形导轨上的密封由于其简单的圆形几何形状，往往会造成更少的阻力，但型材导轨组件也有低阻力的选择。型轨车厢也可以采用纵向密封，防止从总成底部进入。
材料选择是系统流体处理能力的另一个关键组成部分。圆轨道的优势在于，他们可以使用非硬化不锈钢轴系。这使得它们在半导体和医疗行业等清洁环境以及食品加工等恶劣环境中具有吸引力。更高的负载可能需要硬化轴系。这可以通过使用先进的涂层来实现，可以将组件的寿命延长200倍。
圆形和异型钢轨的涂层选择是可比较的，在这两种情况下，增加的防腐保护可能涉及与硬度的权衡。例如，Armaloy铬涂层具有中等的耐腐蚀性和78 HRc的硬度。相比之下，奥氏体不锈钢，如300系列，更耐腐蚀，但更昂贵-和HRc硬度水平只有20秒。奥氏体不锈钢通常只建议与普通型衬套一起使用。马氏体不锈钢，如440C，也提供了更好的耐腐蚀性超过碳钢，但可以达到硬度水平在50年代-因此可以使用某些专有的滚珠轴承线性衬套。
事实上，在考虑涂层选择时，其他因素也可能起作用。例如，对于食品级环境或用户可能担心镀层剥落的其他应用，不锈钢是一个特别好的选择。
精心选择的机器几何形状、定位和保护也可以提高其处理过多流体的能力。将导向器定位到一种将减少流体渗透到轴承表面或将促进径流的方式，也将改进流体处理。轮廓轨道更紧凑，所以如果标准安装几何形状是可能的，他们可以提供更多的灵活性。安装表面光洁度的质量是关键，有最大的灵活性，在型材轨道安装。为了更方便的安装灵活性，profile rails来在不同的安装配置。例如，他们可以从顶部或底部螺栓，并提供多种方法来覆盖和保护螺栓孔免受碎片，包括覆盖条、塑料轨道塞和金属轨道塞。
当需要更多的灵活性时，圆轴具有优势。它们可以以多种方式配置，以便于保持轴的末端，甚至可以在更大的组装中提供结构支持。选择实施减少直径，平面或钻通过轴的情况，在中心或径向，增加安装灵活性。圆轨道的自对准设计也更宽容的平行度差和轨道高度的变化。
保护直线导轨不受固体颗粒的影响
金属、木屑、极细的玻璃、陶瓷粉尘或面粉等固体微粒进入运动部件，影响磨损和性能。微粒可能落在圆形或型材轨道上，也可能悬浮在空气中。指南制造商通过密封和雨刮器设计来处理灰尘和微粒，防止固体污染物落在轴承表面上。
获得一个坚固的密封在一个轮廓轨是具有挑战性的，因为雨刷必须符合球轨道，可能增加阻力-事实上，两倍于圆形直线轴承的阻力。低阻力的刮水器设计的轮廓轨道车厢有助于减少这一问题，但不能消除它。
型轨可使用刮刀清除较重的微粒或波纹管，以保护滚道免受灰尘或微粒积聚的影响。由于其轴的曲率，圆轨具有自然的碎屑脱落能力。虽然轮廓轨道是隐藏的直接访问，他们不一定摆脱碎片。
圆形导轨和型材导轨如何处理极端温度
极端温度倾向于对塑料部件产生最大的影响，例如密封和再循环机制。润滑额定值高于或低于润滑剂的温度可导致基础油，增稠剂和添加剂等组分分离和减少。温度波动会导致冷凝，从而导致腐蚀以及钢和铝中的热膨胀和收缩。
圆形轨道可以容纳全钢或不锈钢轴承，没有塑料部件。钢和不锈钢均提供较宽的工作温度曲线，但不锈钢轴承的负载能力小于钢。而且，塑料端盖和轮廓轨道的再循环管通常防止它们在极端温度下使用。
抗振动和冲击
恒定的扭矩和运动可以随着时间的推移削弱组件并导致失败。与瞬时冲击负载一样，冲击载荷会影响所有轴承。负载较重，问题越大，因为轮廓轨道可以处理较重的负载，震动更多的冲击力。然而，在所有情况下，轨道被缩放到正常负载的容量，而不是冲击载荷。最大的影响是用重型机械，因为所涉及的纯粹质量，震荡更加有害。
型材轨道也更能承受沉重的冲击，因为它们提供了各种预压选项，这可以使它们更能抵抗其他影响滚动元素的冲击。
由于它们的天然间隙合适，圆形轨道耐受的耐受性较小。然而，当流体驱动力施加到轨道时，它们确实倾向于轮廓导向器，因为它们不太可能比轮廓轨道拉动赛地面。
圆形或型材轨道-最终裁决
是否使用圆形或异型钢轨取决于应用。一如既往，从建立运动轮廓和基本性能特征开始。然后根据每个环境的优缺点来评估选择。
型材和圆轨都可以在潮湿、腐蚀、灰尘和高冲击和振动的环境中使用，只要考虑到它们的设计差异、附件和总体精度和负载要求。
在围栏的精度超出圆形轨道的危险环境中必不可少的那里，可以指定涂层 - 或者设计师需要考虑轮廓轨道的操作限制和增量成本。
型材导轨在潮湿环境中可能有一些优势，因为它们紧凑的尺寸在安装时提供了更多的灵活性，以避免潮湿，但如果需要宽容的公差，非标准几何形状或端支撑配置，圆导轨有明显的优势。有许多有用的在线工具可以帮助用户权衡各种危险条件。
欲了解更多信息，请访问运动工业在MotionIndustries.com/designworld．还要在圆形轴系的安装选项上观看此视频......
关于作者
林赛Brimage是Thomson Industries的直线轴承和导轨生产线专家。
林赛支持直线轴承和指导业务，同时指导销售和客户支持技术产品咨询和培训。她在匹兹堡大学获得化学工程学士学位，并在汤姆森工作了两年。
Eric Schultz.是汤姆森工业公司的大客户经理。
Eric开发并维护与关键客户的长期战略关系，在互惠项目上合作，创建解决方案以满足目标和支持现有业务。他在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)获得了通用工程理学学士学位，并在汤姆森工作了两年。
总部设在卡尔加里，伊恩·米勒，p·英格．是加拿大移动工业国家服务业务发展经理。
他在该领域拥有超过十年的液压和电气经验，包括系统设计，故障排除，现场安装，以及技术培训和支持。
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