Základy pohybu: Jak definovat naklánění, rozteč a vybočení pro lineární systémy

Lineární vodítka a systémy – včetně kartézských robotů, portálových systémů Tabulky XY a XY – jsou obvykle vystaveny lineárním silám v důsledku zatížení dolů, nahoru a z boku a rotačním silám v důsledku příčného zatížení. Rotační síly – označované také jako momentové síly – jsou obvykle definovány jako klopení, stoupání a vybočení na základě osy, kolem které se systém pokouší otáčet.

Moment je způsoben silou působící na vzdálenost. Momentová síla nezpůsobuje rotaci, i když je často zaměňována s točivým momentem, což je síla, která způsobuje rotaci tělesa kolem osy.

Chcete-li definovat naklonění, rozteč a vybočení v lineárních systémech, nejdříve musíme stanovit tři primární osy: X, Y a Z.

Dvě osy vodorovné roviny jsou obvykle definovány jako X a Y , přičemž osa X je ve směru pohybu. Osa Y je kolmá (kolmá) ke směru pohybu a je také v horizontální rovině. Osa Z je kolmá na obě osy X a Y, ale nachází se ve svislé rovině. (Chcete-li najít kladný směr osy Z, použijte pravidlo pravé ruky: ukazováček nasměrujte ve směru kladného X, poté jej natočte ve směru kladného Y a palec bude označovat kladné Z.)

Ve víceosých systémech je směr jízdy spodní osy obvykle definován jako osa X. Pokud je další osa nad ní také vodorovná, je tato osa definována jako Y a svislá osa (i když je to druhá osa přímo nad X) je definována jako osa Z.

Roll, pitch a yaw jsou rotační síly nebo momenty kolem os X, Y a Z. Stejně jako čisté lineární síly je třeba tyto momentové síly vzít v úvahu při výpočtu životnosti ložiska nebo při určování vhodnosti lineárního systému odolat statickému zatížení.

Role: Role momentu je síla, která se snaží způsobit systém se otáčí kolem své osy X, ze strany na stranu. Dobrým příkladem natáčení je bankovnictví v letadle.

Recirkulace ložisek pomocí „zády k sobě“ nebo “ O, “uspořádání oběžné dráhy má vyšší kapacitu krouticího momentu než ložiska s uspořádáním„ zepředu dopředu “nebo„ X “, kvůli většímu momentovému rameni tvořenému kontaktními liniemi mezi kuličkami a oběžnými dráhami.

Rozteč: Rozteč se pokouší způsobit, aby se systém otočil kolem své osy Y, zepředu dozadu. Chcete-li si představit výšku tónu, myslete na to, že nos letadla směřuje dolů nebo nahoru.

Vybočení: Vybočení nastane, když se síla pokusí způsobit otáčení systému kolem své osy Z. Pro vizualizaci zatáčení si představte model letadla zavěšeného na provázku. Pokud vítr fouká správně, křídla a nos letounu zůstanou vodorovné (bez otáčení nebo stoupání), ale bude se otáčet kolem struny, ze které je zavěšeno. Toto je vybočení.

Oba momenty stoupání a vybočení kladou nadměrné zatížení na kuličky umístěné na koncích lineárního ložiska, což je stav někdy označovaný jako okrajové zatížení.

Jak působit proti momentům naklánění, stoupání a vybočení

Lineární vedení a systémy mají vyšší kapacity pro čisté lineární síly než pro momentové síly, takže řešení momentových sil na lineární síly může výrazně prodloužit životnost ložiska a snížit průhyb. Způsobem, jak toho dosáhnout, je dosáhnout paralelního použití dvou lineárních vedení s jedním nebo dvěma ložisky na každé vedení. Tím se převádějí síly momentu odvalení na čistá zatížení dolů a odjíždění každého ložiska.

Podobně použití dvou ložisek na jednom vodítku může eliminovat síly momentu rozteče a převádí je na čistá zatížení dolů a odtažení každého ložiska. Použití dvou ložisek na jednom vodítku také působí proti momentovým silám vybočení, ale v tomto případě jsou výslednými silami boční (boční) síly na každé ložisko.

Kredit hlavního obrázku: Newport