摘要：對于一般設備要求的直線導軌壽命、剛度要求的選型計算方法，以及直線導軌類型、精度、預緊力選擇的參考，為選擇直線導軌提供計算依據。
關鍵詞：直線導軌
直線導軌具有低摩擦、使用方便的特點，一般被應用在負載不是很大、運動速度比較高的場合。目前被廣泛使用在需要做各種直線運動的機器設備上。如何通過比較合理的計算獲取主要參數二選擇合適的直線導軌，對于機器設備的精度、壽命以及降低成本具有很重要的意義。
1.類型選擇
目前市場上直線導軌的生產廠家很多，各個廠家的型號命名和類型有所不同。中達PMI的直線導軌類型比較齊全，基本上可以完全覆蓋市場上的所有需求，其主要的類型有自調心全鋼珠重負荷型(MSA)、自調心全鋼珠低組裝型(MSB)、全不銹鋼微小型(MSC)、全滾柱重負荷型(MSR)、靜音鋼珠(柱)重負荷型(SME/R)。
直線導軌的選型主要是依據不同的導軌特點和設計要求進行選擇，PMI直線導軌依據使用經驗可以參照表1選擇。
表1 中達PMI直線導軌主要類型及適用設備
2.精度選擇
直線導軌的精度包括：
1.行走平行度(動態精度)。包括滑塊C面(上表面)相對滑軌A面(底面)的行走平行度，滑塊D面(滑塊側基準面)相對滑軌B面(滑軌側基準面)的行走平行度。
2.幾何尺寸精度。包括高度H的尺寸容許誤差，高度H的成對相互差(△H)、寬度W2的尺寸容許誤差、寬度W2的成對相互誤差(△W2)。精度具體含義如下圖1。
圖1 直線導軌的精度示意圖
精度等級根據誤差的容許范圍分為：普通級(N)、高級(H)、精密級(P)、超精密級(SP)、超高精密級(UP)，具體的相應等級對應的容許誤差值可以查閱PMI的相關樣本手冊。根據一般的使用經驗給出數控機床的等級選擇參考。如表2所示。
表2直線導軌精度等級適用數控機床類型參考
3.滑塊載荷計算
在一般的設備上工作臺多采用4個滑塊的直線導軌來承載水平運動，4個滑塊承載的工作臺水平運動載荷受力情況如圖2所示。
圖2 滑塊工作臺水平運動載荷受力圖
如果還有其它類型的受力情況，可參閱PMI樣本手冊中的計算圖例說明。
4.預壓等級的確定
預壓力的大小決定了導軌的剛性大小，同時可以消除一定的滑塊徑向間隙，實驗證明預壓的效果可以提高未預壓時直線導軌的剛性2。8倍。PMI的直線導軌預壓等級分為：輕預壓（FC），中預壓（F0），重預壓（F1），超重預壓（F2）四個等級。正確的選定直線導軌的預壓力對設備的剛性具有很大的影響。根據一般的使用經驗給出表3的預壓等級參考。
表3 預壓等級使用條件及應用行業參考
5.按照壽命要求選擇
直線導軌的壽命L根據實際所承受載荷有所不同，一般可以根據滑塊的基本額定動負荷C和工作負荷P推算使用壽命，直線導軌的使用壽命會隨著使用運動狀態、滾動面的硬度與環境溫度的而變化，依據循環滾動體類型，選用圖3的鋼珠/鋼柱直線導軌壽命計算公式：
圖3 鋼珠/鋼柱直線導軌壽命計算公式
⑴硬度系數fH。直線導軌的滾動面硬度必須為HRC58～64，硬度過低會降低直線導軌的負荷能力，此時基本額定動、靜負荷分別乘以硬度系數fH，出廠的PMI直線導軌硬度為HRC58以上，故此fH=1.0。
圖4 硬度系數fH
⑵溫度系數fT。直線導軌使用環境溫度高于100℃時高溫效應會影響其壽命，此時基本額定動、靜負荷分別乘以相對的溫度系數fT。PMI直線導軌部份的配件為塑料制品，環境溫度不能高于100℃。
圖5 溫度系數fT
⑶負荷系數fw。直線導軌導
軌實際使用中大都伴隨著震動或沖擊，在考慮到不同的運轉條件與使用速度，根據經驗得到負荷系數除以基本額定動負荷C。經驗取值如表4所示。
表4 負荷系數fw經驗取值表
6.計算應用實例
根據目前PMI使用某客戶簡易工作平臺為例說明。
MSA25E2SSF0+R900NII
基本額定動負荷：C=28.1kN
基本額定靜負荷：C0 =42.4kN
圖6 某客戶簡易工作平臺
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