直線運動系統(tǒng)的壽命

當直線運動系統(tǒng)受到負荷后進行直線往復運動時，滾動體或軌道面會不斷受到反復應力的作用，因此，如果直線運動長時間持續(xù)時，就會出現(xiàn)由于材料的疲勞而導致的被稱為剝落的魚鱗狀的損壞情況。第一次出現(xiàn)該剝落前的總移動距離被稱為直線運動系統(tǒng)的壽命。此外還可能存在由于燒結(jié)、破裂、啃咬、生銹等原因而使直線運動系統(tǒng)不能使用的情況，但是這些主要屬于安裝精度、環(huán)境、潤滑方法等方面的問題，應與壽命區(qū)別對待。

額定壽命

由于直線運動系統(tǒng)具有如下性質(zhì): 即使同時制作的相同公稱型號的產(chǎn)品在相同條件下運轉(zhuǎn)，材料的疲勞損壞不一致的情況比較多，因此，直線運動系統(tǒng)本身的壽命也可能會不一致，個別直線運動系統(tǒng)很難正確預測壽命。因此，一般在預測壽命時使用綜合規(guī)定的額定壽命。額定壽命的定義如下:“一組相同的直線運動系統(tǒng)在同一條件下分別行駛時，其中90%的直線運動系統(tǒng)不會出現(xiàn)剝落，而可以順利到達的移動距離?！?/p>

基本動額定負荷（以ISO14728-1為準※2）與基本動額定扭矩

由于直線運動系統(tǒng)的額定壽命由移動距離表示，因此，移動距離設為恒定值時的負荷作為直線運動系統(tǒng)的負載能力使用于壽命的計算中。該負荷被稱為基本動額定負荷，定義為“可得到50×103m的額定壽命的大小和方向均為恒定值的負荷”。根據(jù)直線運動系統(tǒng)類型的不同，各負荷方向的負載能力可能有所不同，因此，為了方便起見，NB將直線運動系統(tǒng)正上方施加負荷時的額定負荷記載于尺寸表中。關(guān)于滾珠花鍵，可能會受到扭矩負載而進行直線運動，因此，同樣規(guī)定了基本動額定扭矩。
※2 部分產(chǎn)品中有不適用的情況。

額定壽命的預測

壽命計算式會由于直線運動系統(tǒng)中使用的滾動體的種類的不同而異，使用鋼球時為方程式（3），使用滾柱時為方程式（4）。另外，當直線運動系統(tǒng)承受扭矩負載時使用方程式（5）。

實際使用直線運動系統(tǒng)時，會受到導向軸的精度、安裝狀態(tài)、使用環(huán)境、運動中的振動或沖擊等各種不確定要素的影響，因此很難算出正確的作用負荷。一般將這些要素作為系數(shù)使用，使壽命計算變得較為簡單化，會使用硬度系數(shù)（fH）·溫度系數(shù)（fT）·接觸系數(shù)（fC）·負荷系數(shù)(fW)。受這些因素的影響，方程式（3）～（5）變?yōu)榉匠淌剑?）～(8）。

如果單位時間的移動距離明確時，壽命通過時間來表示會更簡單易懂。
行程與往復次數(shù)及壽命時間的關(guān)系如方程式（9）所示。

硬度系數(shù)（ｆＨ）

在直線運動系統(tǒng)中，導向軸具有與滾珠軸承的內(nèi)輪相同的作用，因此，導向軸的硬度在額定負荷的決定方面是重要因素之一。如果表面硬度低于58HRC時，額定負荷也會降低。雖然在一般情況下，NB產(chǎn)品可借助高度的淬火技術(shù)總是保持適當?shù)闹?，但在不得已的情況下，必須使用未達到適當?shù)谋砻嬗捕鹊膶蜉S時，請使用圖1-2的硬度系數(shù)補正額定負荷。

溫度系數(shù)（ｆＴ）

由于在直線運動系統(tǒng)中實施了淬火技術(shù)，從而提高了硬度、并降低了磨損，因此，當直線運動系統(tǒng)的溫度超過100℃時就會出現(xiàn)硬度降低及額定負荷降低的情況。直線運動系統(tǒng)的溫度變化導致的硬度變化作為溫度系數(shù)如圖1-3所示。

接觸系數(shù)（ｆＣ）

當一起使用兩個以上的直線運動系統(tǒng)時，必須考慮各產(chǎn)品的不一致性和安裝面加工精度的影響。一般使用表1-2的接觸系數(shù)來計算壽命。

負荷系數(shù)（ｆＷ）

計算作用于直線運動系統(tǒng)的負荷時，除了物體的重量外，還需要正確計算出影響運動速度的慣性力、力矩以及各自的時間性變化。但是，由于在直線往復運動中，往往會伴隨有反復的啟動、停止以及振動、沖擊等不確定性因素，因此很難正確地計算出負荷。一般使用表1-3的負荷系數(shù)來簡化壽命的計算。

負荷的計算方法（1）

直線運動系統(tǒng)代表性的使用方法和直線運動系統(tǒng)承受的負荷的計算式如表1-4～5所示。

W: 作用負荷（N）　P1～P4: 直線運動系統(tǒng)承受的負荷（N）　X,Y: 直線運動系統(tǒng)的間距（mm）
x,y,：至負荷作用點或工件重心的距離（mm） g：重力加速度9.8×103mm／sec2）
V：移動速度（mm／sec） t1：加速時間（sec） t3：減速時間（sec）

靜止または等速運動時

條件	負荷計算公式

條件	負荷計算公式

條件	負荷計算公式

條件	負荷計算公式

等加速度運動時

條件	負荷計算公式

等價系數(shù)

>> モーメント等価係數(shù)一覧（PDF）

直線運動系統(tǒng)的使用方法是1軸使用多個滑塊（外筒），雖然一般也會使用2軸，但由于安裝空間等問題，有時也會在1軸上使用一個或緊靠使用兩個以上的滑塊（外筒）。此時，計算負荷時請給作用力矩負載乘以表1-7～25所示的力矩等價系數(shù)。力矩作用于直線運動系統(tǒng)時的等價負荷的計算式如下所示。

負荷的計算方法（2）

リニアシステムにモーメントが作用した場合の荷重計算式を下表に示します。
W：作用負荷（N）　P：直線運動系統(tǒng)承受的負荷（N）　：至滑塊（外筒）中心的距離（mm）

1軸使用

2軸使用

變動負荷的平均負荷

一般來說，根據(jù)使用方法的不同，作用于直線運動系統(tǒng)的負荷可能會有各種變化。例如，往復運動的啟動、停止定速運動，或工件的有無等。這樣，對于變動負荷來說，就有必要求出實現(xiàn)與該條件下的壽命相等的壽命的平均負荷，從而進行壽命計算。

根據(jù)距離的不同負荷發(fā)生階段性變化的情況時

承受負荷P1的移動距離 1
承受負荷P2的移動距離 2?????
　　　　　　　　▼
承受負荷Pn的移動距離 n的情況
平均負荷Pm根據(jù)以下方程式求出。

負荷基本為直線性變化時（圖1-8）

平均負荷Pm的近似值可根據(jù)以下方程式求出。

負荷如圖1-9（a）·（b）發(fā)生正弦曲線的變化時

可根據(jù)以下方程式求出平均負荷Pm的近似值。

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