Linearführungen und -systeme – einschließlich kartesischer Roboter und Portalsysteme und XY-Tabellen – sind typischerweise sowohl linearen Kräften aufgrund von Abwärts-, Aufwärts- und Seitenlasten als auch Rotationskräften aufgrund von überhängenden Lasten ausgesetzt. Rotationskräfte – auch als Momentkräfte bezeichnet – werden typischerweise als Rollen, Neigen und Gieren definiert, basierend auf der Achse, um die das System versucht, sich zu drehen.
Ein Moment wird durch eine Kraft verursacht, die auf a ausgeübt wird Entfernung. Eine Momentenkraft verursacht keine Drehung, obwohl sie häufig mit dem Drehmoment verwechselt wird. Dies ist eine Kraft, die bewirkt, dass sich ein Körper um eine Achse dreht.
Um Roll, Nick und Gieren in linearen Systemen zu definieren, Zuerst müssen wir die drei Hauptachsen festlegen: X, Y und Z.
Die beiden Achsen der horizontalen Ebene werden typischerweise als X und Y definiert , wobei die X-Achse in Bewegungsrichtung liegt. Die Y-Achse ist orthogonal (senkrecht) zur Bewegungsrichtung und liegt ebenfalls in der horizontalen Ebene. Die Z-Achse ist sowohl zur X- als auch zur Y-Achse orthogonal, befindet sich jedoch in der vertikalen Ebene. (Um die positive Richtung der Z-Achse zu ermitteln, verwenden Sie die rechte Regel: Zeigen Sie mit dem Zeigefinger in Richtung des positiven X, drehen Sie ihn dann in Richtung des positiven Y, und der Daumen zeigt das positive Z an.)
In Mehrachsensystemen wird die Fahrtrichtung der unteren Achse typischerweise als X-Achse definiert. Wenn die nächste Achse darüber ebenfalls horizontal ist, wird diese Achse als Y definiert, und die vertikale Achse (auch wenn es sich um die zweite Achse direkt über X handelt) wird als Z-Achse definiert.
Rollen, Neigen und Gieren sind Rotationskräfte oder Momente um die X-, Y- und Z-Achse. Genau wie reine lineare Kräfte müssen diese Momentenkräfte bei der Berechnung der Lagerlebensdauer oder bei der Bestimmung der Eignung eines linearen Systems für statische Belastungen berücksichtigt werden.
Roll: Ein Rollmoment ist eine Kraft, die versucht, a zu verursachen System, um um seine X-Achse von Seite zu Seite zu drehen. Ein gutes Beispiel für Roll ist ein Flugzeugbanking.
Umlauflager mit einem „Rücken an Rücken“ oder “ O, „Laufbahnanordnung hat höhere Rollmomentkapazitäten als Lager mit einer“ Front-to-Front „- oder“ X „-Anordnung aufgrund des größeren Momentarms, der durch die Kontaktlinien zwischen den Kugeln und den Laufbahnen gebildet wird.
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Pitch: Ein Pitch-Moment versucht, ein System dazu zu bringen, sich um seine Y-Achse zu drehen. von vorne nach hinten. Stellen Sie sich die Nase eines Flugzeugs vor, das nach unten oder oben zeigt.
Gieren: Gieren tritt auf, wenn eine Kraft versucht, ein System dazu zu bringen, sich um seine Z-Achse zu drehen. Stellen Sie sich ein Modellflugzeug vor, das an einer Schnur hängt, um das Gieren zu visualisieren. Wenn der Wind genau richtig weht, bleiben die Flügel und die Nase des Flugzeugs eben (kein Rollen oder Neigen), aber es dreht sich um die Schnur, an der es hängt. Dies ist Gieren.
Sowohl Nick- als auch Giermomente belasten die Kugeln an den Enden eines Linearlagers übermäßig, was manchmal als Kantenbelastung bezeichnet wird.
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Wie man Roll-, Nick- und Giermomenten entgegenwirkt
Linearführungen und -systeme haben höhere Kapazitäten für reine Linearkräfte als für Momentenkräfte, sodass Momentkräfte in lineare Kräfte aufgelöst werden können Lagerlebensdauer deutlich verlängern und Durchbiegung reduzieren. Für Rollmomente können Sie dazu zwei Linearführungen parallel mit einem oder zwei Lagern pro Führung verwenden. Dies wandelt die Rollmomentkräfte in reine Abwärts- und Abhebelasten an jedem Lager um.
In ähnlicher Weise können durch die Verwendung von zwei Lagern an einer Führung Nickmomentkräfte eliminiert werden, indem sie in reine Abwärts- und Abhebelasten an jedem Lager umgewandelt werden. Die Verwendung von zwei Lagern auf einer Führung wirkt auch Giermomentkräften entgegen. In diesem Fall sind die resultierenden Kräfte seitliche (seitliche) Kräfte auf jedes Lager.
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