Hohe Reibung und schleppender Start in linearen Lagern führen zu ruckartiger Bewegung, inkonsistenter Positionierung und Abnutzung. Das Ignorieren des 2:1-Verhältnisses und des Haftreibungsproblems verschlechtert die Maschinenleistung. Lernen Sie, dies schnell zu beheben.
Linearlager folgen einem 2:1-Verhältnis - wobei sich die Verdopplung der Vorbelastung und der Last auf die Bewegungsmerkmale auswirkt - und das Haftreibungsproblem kann durch Schmierung, Optimierung der Vorbelastung, Geschwindigkeitsregelung und Oberflächenbehandlung minimiert werden.
Tauchen Sie tiefer ein, um diese kritischen Leistungsfaktoren zu meistern und die Sanftheit der Maschine zu verbessern.
Beispiel für das 2:1-Verhältnis bei einfachen linear Lagern
Einfache lineare Lager verhalten sich gemäß einer praktischen Regel des “2:1-Verhältnisses” - eine Verdopplung der Vorbelastung oder der angewandten Last verdoppelt ungefähr den Reibungswiderstand. Dieser Effekt ergibt sich aus der linearen Beziehung zwischen Kontaktdruck und Reibungskraft in gleitenden Systemen, die mit dem Coulombschen Gesetz übereinstimmen. Zum Beispiel, wenn ein Lager 10 N Vorbelastung unterstützt und einer Bewegung bei 0,5 N widersteht, erhöht sich der Widerstand auf etwa 1 N, wenn die Vorbelastung auf 20 N erhöht wird.
Dieses kritische Verhältnis beeinflusst:
Startmoment: Eine verdoppelte Last oder Vorbelastung erfordert das doppelte Drehmoment, um die Bewegung zu initiieren.
Abnutzungsmuster: Höherer Kontaktdruck beschleunigt die Oberflächenabnutzung.
Thermische Effekte: Erhöhte Reibung erhöht die Temperatur linear und verschlechtert die Schmierleistung.
Das Verständnis und die Kalibrierung des 2:1-Verhältnisses ermöglicht es Ingenieuren, die Einstellungen der Vorbelastung und die Betriebslasten zu optimieren, ohne die sanfte Bewegung zu opfern.
Das Bindungsverhältnis
Das Bindungsverhältnis beschreibt, wie die Last den Widerstand gegen Bewegung beeinflusst - speziell die Kraft, die notwendig ist, um die Last über die Basislinie des Reibungswiderstands zu bewegen. Für ein einfaches Lager unter Vorbelastung P und Reibungskoeffizient μ entspricht die Bindekraft μP. Verdoppeln Sie die Vorbelastung, verdoppelt sich die Bindekraft.
Wichtige Implikationen:
Positionskontrolle: Ein verdoppeltes Bindungsverhältnis erhöht das erforderliche Betätigungsmoment, was potenziell zu einer Überlastung des Motors führen kann.
Mechanische Compliance: Das System kann sich blockieren oder festklemmen, wenn das Drehmoment oder die Einstellungen des Antriebs das Bindungsverhältnis nicht berücksichtigen.
Leistungsdimensionierung: Ingenieure müssen Motoren und Antriebe so dimensionieren, dass sie das maximale Bindungsmoment während des Bewegungsbeginns übersteigen.
Die Anpassung dieses Verhältnisses erfordert präzises Vorspann-Tuning, die Auswahl geeigneter Schmierstoffe und die Sicherstellung, dass die Antriebssysteme die schlimmsten Reibungsbedingungen berücksichtigen können.
Verständnis von Haft- und Gleiten
Haft- und Gleiten ist die ruckartige Bewegung, die auftritt, wenn die statische Reibung die kinetische Reibung übersteigt. In Linearführungen haftet die Führung (“klebt”), bis die angewandte Kraft die statische Reibung überschreitet, was zu plötzlicher Bewegung (“Gleiten”) führt und dann wiederholt wird – was zu Oszillationen und schlechter Positionswiederholgenauigkeit führt.
Merkmale:
Hysterese: Unterschied zwischen Start- und Laufreibungskoeffizient.
Empfindlichkeit bei niedrigen Geschwindigkeiten: Vorherrschend bei Geschwindigkeiten <1 mm/s.
Auswirkungen auf die Bewegungsqualität: Zitterbewegungen bei niedrigen Geschwindigkeiten; Überspringen während Scanning-Prozessen.
Haft- und Gleiten reduziert die Genauigkeit und erhöht die Verschleißraten. Um dem entgegenzuwirken, müssen die statische Reibung im Verhältnis zur kinetischen Reibung gesenkt und die Schwellenwerte der kinetischen Reibung erhöht werden.
Komplikationen und Einschränkungen
Mehrere Faktoren erschweren das Management des 2:1-Verhältnisses und des Haft- und Gleitverhaltens in realen Systemen:
Lastrichtung: Horizontale Systeme verhalten sich anders als vertikale oder Mehrachsen-Systeme aufgrund der Auswirkungen der Schwerkraft.
Schmierzustand: Viskosität und Schichtintegrität variieren mit der Temperatur - Kaltstart kann mehr festkleben als heiße Betriebszustände.
Oberflächenbehandlungen: RMS-Werte über 0,8 µm verschärfen das Klemmen, während zu feine Oberflächen (<0,1 µm) die Haftreibung fördern können.
Voreinander stehender Vorschub: Fehlanpassung kann heiße Stellen erzeugen, an denen die Druckverhältnisse der Lageroberfläche lokal verdoppelt werden.
Verschleiß und Verunreinigung: Partikel, die in heißen Stellen gefangen sind, verstärken die Vorspannungseffekte und stören das gleichmäßige Gleiten.
Ingenieure müssen systemspezifische Variablen bewerten, um Bindungs- und Klemmschlangenprobleme effektiv vorherzusehen und zu beheben.
Fehlerbehebung bei Klemmen
Um Klemmen und Komplikationen aus dem 2:1-Verhältnis zu mindern, befolgen Sie diese praktischen Richtlinien:
Schmierstoffoptimierung
Verwenden Sie hochwertige, nieder-viskose Schmierstoffe (z. B. synthetische Öle mit EP-Additiven).
Tragen Sie einen leichten Film auf - zu viel Schmiermittel erhöht den viskosen Widerstand, zu wenig erhöht die Reibung.
Erwägen Sie feste Filme oder Grenzschmierstoffe, wenn ein Filmabriss möglich ist.
Vorspannungseinstellung
Reduzieren Sie die Vorspannung auf das Minimum, das erforderlich ist, um Vibrationen und Durchbiegungen zu kontrollieren.
Eine gleichmäßige Vorspannung sorgt für gleichmäßige Reibung; erreichen Sie dies durch präzise Montage und Drehmomentwerkzeuge.
Oberflächenbehandlung
Schleifen Sie Führungsoberflächen auf Ra ~0,2 µm für ein optimales Reibungsverhalten.
Dünne DLC- (diamantähnliche Kohlenstoff-) oder Teflonbeschichtungen auftragen, um die statische Reibung zu reduzieren.
Geschwindigkeit und Beschleunigung steuern
Vermeiden Sie ultraniedrige Geschwindigkeiten (<1 mm/s); erhöhen Sie die Vorschubgeschwindigkeit oder starten Sie sanft.
Stellen Sie sicher, dass die Antriebe ausreichend Drehmoment über die Bindeschwellen liefern.
Gelenkte Bewegungstechniken
Verwenden Sie Kreuzrollenführungen oder Umlaufgewinde unter 5 mm/s, wo Stick-Slip unvermeidlich ist.
Fügen Sie ein Vibrationsdither auf Mikro-Oszillationsebenen hinzu, um das statische Herausbrechen zu erleichtern, ohne die Bewegungsbahn zu beeinträchtigen.
Zusammenfassung
Das Verständnis des Reibungsverhaltens 2:1 und die Steuerung von Stick-Slip durch Schmierung, Vorspannung, Oberflächenfinish und Bewegungsprofil gewährleisten eine sanftere, präzisere Leistung von Linearführungen.Für weitere Fragen wenden Sie sich bitte an sales@SHAC.com
