滚动导轨选型

直线运动系统选用思路：

1.根据实际应用工况初步选定型号系列和配置方式

2.静安全系数验算

直线运动系统承受过大的静载荷时，滚动体和接触面会发生永久变形，这个永久变形如果大到一定程度时，就会影响直线运动系统的平稳运行。所以要根据基本额定静载荷和最大实际静载荷来验算静安全系数是否达到要求。

3.寿命验算

利用额定动载荷和最大实际动载荷来验算直线运动系统所能运行的里程数或时间数是否能达到我们的要求。

4.如果静安全系数和寿命其中的一项或均达不到要求，就需要改变型号系列和配置方式重

新计算了。

相关定义：

基本额定静负荷C0（N）：在产生最大应力的接触部位，使滚动体和导轨面永久变形量之和达到滚动体直径的倍时，大小一定的径向静止负载。作为静作用力的限度。

容许静力矩M R/P/Y（Nm）：在产生最大应力的接触部位，使滚动体和导轨面永久变形量之和达到滚动体直径的倍时，方向和大小一定的静止力矩。作为静作用力矩的限度。

静安全系数f s：负载能力（基本额定静负荷C0、容许静力矩M R/P/Y）与实际负荷（F、M r/p/y）的比值。f s=C0/F或f s=M R/P/Y/M r/p/y。

基本额定动载荷C（N）：一批相同的直线运动系统在相同条件下运行，使滚珠直线导轨额定寿命为L=50km、滚柱直线导轨额定寿命为L=100km的方向和大小一定的负荷。

额定寿命L（km）：一批相同的直线运动系统在相同条件下运行，其中90%不产生表面剥落而所能达到的总运行距离。直线运动系统的额定寿命L是根据基本额定动负载C和实际最大负荷F max按下式计算得到的：

滚珠直线运动系统寿命：L=(C/F max)3×50

滚柱直线运动系统寿命：L=(C/F max)10/3×100

1.使用条件确定：

导轨安装空间；安装姿势（水平、竖直、倾斜、悬臂等）；负载情况（大小、方向、位置等）；尺寸（长度、跨距、滑块个数、导轨根数等）；使用频度（负荷周期）；速度、加速度；要求寿命；精度、刚度要求；使用环境等

在特殊环境下，首先要考虑材料（标准材料、不锈钢材料等）、润滑（脂润滑、油润滑、其它润滑剂，定期润滑、强制润滑等）、表面处理（防锈、外观、淬火等）、防护等条件。2.形式和系列的选择：

不同的厂家有不同的导轨系列和形式，有的是针对不同应用领域而分类的（比如：一般机床应用、产业自动化机器应用、仪器仪表类机器应用、重型机器应用），台湾HIWIN就是这样分的；有的是按所受载荷形式来分类的（主要承受上下载荷类、上下左右四向载荷相当类），日本NSK和THK就是这样来分的。其实，不管怎么分类，均是按载荷大小和作用方向来分类的。根据实际应用中的载荷情况，确定导轨的形式和系列。

3.选用精度等级

因为导轨部是由导轨、滑块、滚动体等零件组装而成的，各零件的制造精度和它们间的装配精度必然导致装配完成后总体精度误差，这个误差的大小就是导轨的精度等级问题。具体的比如有：滑块顶面相对于导轨底面、滑块侧面相对于导轨定位面的运行精度、一根导轨上若干滑块顶面的高度差距等。各个厂家均会将自己的产品按精度大小分成若干等级，我们按照我们设备精度要求大致选择一个等级就行。

4.初定导轨、滑块的尺寸、数目和配置

方法：

1）根据使用空间选定

根据导轨尺寸表和公称型号直接选定与使用空间相符的直线导轨；

2）依经验选用

参考同类产品选用情况；

3）根据滚珠丝杠传动件尺寸进行选定

由滚珠丝杠驱动时，选择与丝杠轴相同的或最接近的直线导轨型号；

4）根据单个滑块大致承受的负载能力进行选定

这个的计算方法在NSK精机产品样本（ CN 2005）的A17页有。它的基本思路是按最常见的2导轨4滑块配置形式，根据载荷情况算出单个滑块的大致负载，来选定直线导轨的型号的。

初定后，就可以在厂家样本上查得该导轨的基本额动载荷C、基本额定静载荷C0和允许静转矩M R、M P和M Y。

5.载荷的计算

1）根据第1步确定的条件计算出导轨所受上下、左右两个力F r、F s和三个方向扭矩M r、M p、M y的大小。各个厂家在样本中都给出了几种常见受力模式下各个力和力矩的计算公式（注意：有的考虑加速度负载，厂家样本上有计算公式，有的不考虑加速度负载）。

（根据：理论力学中力和力偶的平衡）

2）计算动态等效（径向）负载F e

我们学过理论力学，知道力矩可以等效成作用在某一位置上的力，这里等效的第一步就是做的这个工作。具体算的时候，厂家样本上都给出了公式。这样就把两个方向上的力和三个方向上的力矩等效成两个方向上的力了。然后要把这两个方向上的力等效成一个径向力F e，这就是这里要求的动态等效径向负载。具体计算厂家样本上有公式。

3）平均负载的计算F m

当滑块在移动的时候承受的是变化的负载时，为了计算寿命，就需要计算一下平均负载了。根据负载随位移的变化模式，厂家样本上都给出了相应的计算公式。如果负载在滑块移动的时候没有变化，也就没有必要计算平均负载了，因为此时上一步计算出来的动态等效负载就是平均负载。

6.依照刚性要求选择预压力F pl

一般来说，如不施加预压，滚动体和滚动面间均有间隙存在，这样对导轨运行精度、承载能力和刚性均有不利影响，所以根据应用要求，可以施加预压来解决这些问题。一般有无预压（预压力0~）、轻预压~和中预压~。施加预压是通过加大滚动体直径，利用滚动体与滚道之间的负向间隙来实现的。但是必须注意，预压的施加会降低导轨的寿命，这一点在下一步寿命的计算就可以发现。具体施加预压会对刚性和运动精度有多大影响，厂家样本上均有表格说明。

7. 寿命L 的计算

在正常润滑状态下，寿命的计算公式为：

max

50()H C T W f f f C L f F =⨯ 式中： f H ——硬度系数。为充分发挥滑块的性能，滚动体及与其接触面的硬度均要

求有HRC58~60的硬度，如果它们的硬度大于等于此值，硬度系数就为1，如果达不到此硬度要求，硬度系数就小于1，具体硬度对应的硬度系数厂家样本上都有。

f W ——负载系数。由于作用于导轨上的力除第5-1）中算出的力外，还有因运动伴随而来的振动及冲击负载，这种形式的负载并不容易算出，所以需要在原平均负载的基础上乘以一个负载系数，该系数厂家样本上有。

f C ——考虑由于安装精度和受力矩影响，很难使载荷均匀分布，所以需要给C 乘以一个系数。一般取1就行，在大型装置若预料有不均等负载分布，它的取值就应小于1，具体取值厂家样本上会有。

f T ——如果直线导轨的使用气温大于100°C 时，考虑高温的不良影响，需要给C 乘以一个温度系数，具体取值厂家样本上会有。

F max ——最大工作负载，为第5步平均负载F m 和第6步预压力F pl 的和，F max =F m +F pl 。

可以根据运行速率算出运行时间。

8. 静负载校核

下式计算结果必须大于厂家样本提供的s f 下限值。

0s C f F = R s r M f M = P s p M f M = Y s y

M f M = 式中： F ——Fr 和Fs 的大者或是它们的组合计算值，厂家样本上有介绍。

9. 安全设计

润滑、防尘、材质和表面处理等，略。

10. 导轨的安装 略