Linjära guider och system – inklusive kartesiska robotar, portalsystem och XY-tabeller – utsätts vanligtvis för både linjära krafter på grund av nedåtriktade, uppåtgående och sidolaster och rotationskrafter på grund av överhängda belastningar. Rotationskrafter – även kallade momentkrafter – definieras vanligtvis som rullning, tonhöjd och yaw, baserat på den axel runt vilken systemet försöker rotera.
Ett ögonblick orsakas av en kraft som appliceras vid en distans. En momentkraft orsakar inte rotation, även om den ofta förväxlas med vridmoment, vilket är en kraft som får en kropp att rotera runt en axel.
För att definiera rullning, tonhöjd och yaw i linjära system, vi måste först fastställa de tre primäraxlarna: X, Y och Z.
De två axlarna i det horisontella planet definieras vanligtvis som X och Y , med X-axeln i rörelseriktningen. Y-axeln är ortogonal (vinkelrät) mot rörelseriktningen och är också i horisontalplanet. Z-axeln är ortogonal mot både X- och Y-axlarna, men den ligger i det vertikala planet. (För att hitta den positiva riktningen för Z-axeln, använd högerregeln: peka pekfingret i riktning mot positivt X, böj det sedan i riktning mot positivt Y, och tummen indikerar positivt Z.)
I system med flera axlar definieras vanligtvis bottenaxelns rörelseriktning som X-axeln. Om nästa axel ovanför den också är horisontell, definieras den axeln som Y, och den vertikala axeln (även om den är den andra axeln, direkt ovanpå X), definieras som Z-axeln.
Rulla, tonhöjd och yaw är rotationskrafter, eller moment, kring X-, Y- och Z-axlarna. Precis som rena linjära krafter måste dessa momentkrafter beaktas vid beräkning av lagerlivslängd eller bestämning av lämpligheten för ett linjärt system för att motstå statiska belastningar.
Rulle: Ett rullmoment är en kraft som försöker orsaka en för att rotera runt sin X-axel, från sida till sida. Ett bra exempel på rullning är flygplanbank.
Återcirkulerande lager med ”rygg mot rygg” eller ” O, ”racewayarrangemang har högre rullmomentkapacitet än lager med” front-to-front ”eller” X ”-arrangemang på grund av den större momentarm som bildas av kontaktlinjerna mellan kulorna och raceways.
Bildkredit: Bosch Rexroth
Pitch: Ett stigmoment försöker få ett system att rotera kring dess Y-axel, framifrån och bak. För att föreställa dig tonhöjd, tänk på näsan på ett flygplan som pekar nedåt eller uppåt.
Yaw: Yaw inträffar när en kraft försöker få ett system att rotera kring sin Z-axel. För att visualisera yaw, föreställ dig ett modellflygplan upphängt på en sträng. Om vinden blåser precis rätt kommer flygplanets vingar och näsa att förbli plana (ingen rullning eller tonhöjd), men den kommer att rotera runt strängen från vilken den är upphängd. Detta är yaw.
Både tonhöjds- och girmoment sätter överbelastningar på kulorna som ligger vid ändarna av ett linjärt lager, ett tillstånd som ibland kallas kantbelastning.
Bildkredit: NSK
Hur man motverkar rull-, stig- och girmoment
Linjära styrningar och system har högre kapacitet för rena linjära krafter än för momentkrafter, så upplösning av momentkrafter till linjära krafter kan ökar lagrets livslängd avsevärt och minskar avböjningen. För rullmoment är sättet att åstadkomma detta att använda två linjära styrningar parallellt med ett eller två lager per styrning. Detta omvandlar rullmomentkrafterna till rena nedåt- och lyftbelastningar på varje lager.
På samma sätt kan användning av två lager på en styrning eliminera stigmomentkrafter, omvandla dem till rena nedåt- och lyftbelastningar på varje lager. Med hjälp av två lager på en styrning motverkas också krafter för girmoment, men i detta fall är de resulterande krafterna sidokrafter (sidokrafter) på varje lager.
Bildkredit: NSK
Bildkredit: Newport