Почему грузоподъёмность роликовых направляющих выше, чем у шариковых

В этой статье разбираем, как тип контакта влияет на грузоподъёмность. Линейная опора у роликов снижает давление на рельс и обеспечивает более высокую нагрузочную способность.

В этой статье мы подробно объясняем, почему роликовые направляющие выигрывают у шариковых по нагрузке. Линейный контакт ролика распределяет усилия по большей площади, уменьшая контактное напряжение и износ. За счёт этого роликовые направляющие выдерживают осевые, радиальные и моментные нагрузки в разы выше, чем шариковые того же типоразмера. В материале приведены сравнения, числовые примеры и области применения в промышленном оборудовании.

У шариковых направляющих контакт между шариком и рельсом — точечный. Под нагрузкой площадь контакта минимальна, давление на металл высокое, что ускоряет износ и ограничивает допустимую нагрузку.

У роликовых направляющих контакт — линейный. Площадь контакта между роликом и дорожкой значительно больше и за счёт этого:

• снижается контактное напряжение;
• уменьшаются локальные деформации;
• направляющая устойчивее к нагрузкам и дольше сохраняет геометрию дороже качения.

Роликовые направляющие уверенно воспринимают осевые, радиальные и моментные нагрузки, причём в разы выше по сравнению с шариковыми того же типоразмера.

Причины:

• Большая площадь контакта между телом качения и рельсом снижает давление и продлевает срок службы;
• Форма ролика даёт более широкую зону опоры, что улучшает сопротивление крутящим моментам;
• Жёсткость ролика выше, чем у шарика, особенно при распределённой нагрузке;

Пример:

• шариковая направляющая типоразмера 25 — допустимая статическая нагрузка 38 кН;
• роликовая направляющая того же типоразмера — 50 кН в рамках той же конфигурации каретки.

Роликовые направляющие лучше работают в условиях, где присутствуют:

• высокие статические и динамические нагрузки;
• вибрации и частые циклы нагружения;
• резкие старты и торможения, особенно cо смещенной нагрузкой.

Роликовые направляющие применяются там, где шариковые не справляются с нагрузкой или не обеспечивают требуемую жёсткость:

• фрезерные и сварочные станции с массой узлов от 300–500 кг и выше;
• тяжёлые портальные установки с перемещаемыми компонентами свыше 1 тонны;
• промышленные манипуляторы и роботизированные оси, где важна жёсткость при моментных нагрузках;
• складские системы с направляющими в несущих элементах — например, в погрузчиках, подвижных модулях, подъёмниках.

Разница между роликовыми и шариковыми направляющими — в типе контакта и распределении нагрузки. Линейный контакт ролика обеспечивает большую опорную площадь и снижает давление на рельс. За счёт этого роликовые направляющие:
выдерживают больший вес;
устойчивы к моментным нагрузкам;
лучше работают в тяжёлых и условиях эксплуатации.

Специалисты ТД «Пуш Пул» помогут определить, в каких узлах имеет смысл переходить на роликовые направляющие, а где рационально использовать шариковые — с учётом нагрузок, циклов и требований к ресурсу.