直線軸承(直線導(dǎo)軌系統(tǒng))能夠承受一定的扭矩載荷，但其主要設(shè)計功能是承受徑向和側(cè)向載荷，并提供高精度的直線運(yùn)動。扭矩載荷會使導(dǎo)軌系統(tǒng)的滾道接觸應(yīng)力分布極不均勻，導(dǎo)致滾珠或滾柱承受偏載。這種偏載會急劇降低導(dǎo)軌的剛度和疲勞壽命。因此，在設(shè)計中，通常通過增加滑塊數(shù)量、擴(kuò)大滑塊間距(力臂)或采用寬型、加長型滑塊等方式來提高系統(tǒng)對扭矩的抵抗能力，將扭矩轉(zhuǎn)化為易于承受的力偶載荷。
一、扭矩載荷的轉(zhuǎn)化與應(yīng)力分布
? 扭矩載荷的定義與分解： 扭矩載荷是指作用在滑塊上的力遠(yuǎn)離其運(yùn)動中心線，導(dǎo)致滑塊試圖繞其自身或?qū)к壿S線旋轉(zhuǎn)的載荷。
1.轉(zhuǎn)化為力偶： 直線導(dǎo)軌系統(tǒng)通常將外部扭矩轉(zhuǎn)化為作用在導(dǎo)軌兩排滾珠或滾柱上的力偶。這種力偶意味著一側(cè)的滾動體承受高壓力，而另一側(cè)的滾動體承受低壓力甚至負(fù)壓力。
2.應(yīng)力不均： 這種載荷轉(zhuǎn)化導(dǎo)致導(dǎo)軌滾道內(nèi)部的接觸應(yīng)力分布極不均勻。應(yīng)力集中在少數(shù)受壓最重的滾珠上，而其他滾珠則可能處于低載甚至空載狀態(tài)。
? 對剛度的影響：
●剛度下降： 扭矩載荷下，由于應(yīng)力集中和滾珠受載不均，系統(tǒng)的有效剛度會顯著下降，導(dǎo)致滑塊在扭矩作用方向上產(chǎn)生過大的角度變形。
二、扭矩載荷對疲勞壽命的損害
? 滾道接觸應(yīng)力的放大： 扭矩載荷對直線導(dǎo)軌壽命的損害遠(yuǎn)大于等量的徑向載荷。
1.局部高應(yīng)力： 扭矩導(dǎo)致的最受力滾珠上承受的接觸應(yīng)力峰值會顯著高于均勻載荷下的應(yīng)力。
2.疲勞壽命縮短： 軸承壽命(疲勞壽命)與接觸應(yīng)力的三次方成反比。因此，扭矩載荷引起的應(yīng)力集中會以指數(shù)級加速滾道和滾動體的接觸疲勞過程，使導(dǎo)軌的額定壽命急劇縮短。
? 滾動體的異常磨損：
●偏載磨損： 承受高壓力的滾珠會承受過度磨損，而承受低壓力的滾珠則可能發(fā)生微動磨損或滑動。這種不均勻磨損破壞了滾珠的尺寸均勻性，進(jìn)一步惡化了系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。
三、提高扭矩承受能力的設(shè)計優(yōu)化
? 擴(kuò)大力臂與增加滑塊數(shù)量： 在設(shè)計階段，可以通過幾何尺寸的優(yōu)化來提高系統(tǒng)抵抗扭矩的能力。
1.加長滑塊： 選用加長型或?qū)捫突瑝K。這增加了滑塊的有效寬度或長度，從而擴(kuò)大了滾珠排列之間的力臂，可以更有效地抵抗扭矩。
2.增加滑塊間距： 在一個導(dǎo)軌上使用兩個或多個滑塊，并增大滑塊之間的間距。間距增大使扭矩分解成的力偶作用距離增加，從而減小了單個滑塊上滾珠的受力。
? 特殊結(jié)構(gòu)導(dǎo)軌的選擇：
●寬型導(dǎo)軌： 在承受繞運(yùn)動軸線扭矩時，應(yīng)優(yōu)先選擇加寬型導(dǎo)軌，其滾珠排列的橫向距離更大，提供了更高的抗傾覆剛度。
總結(jié)： 直線軸承能承受扭矩，但扭矩會造成滾道應(yīng)力極不均勻，導(dǎo)致剛度下降和疲勞壽命呈指數(shù)級縮短。修正措施是設(shè)計時通過增加滑塊數(shù)量、增大滑塊間距或選用寬型、加長型滑塊，以幾何方式將扭矩載荷分散或轉(zhuǎn)化為更易承受的小力偶。本文內(nèi)容是上隆自動化零件商城對“直線軸承”產(chǎn)品知識基礎(chǔ)介紹的整理介紹，希望幫助各行業(yè)用戶加深對產(chǎn)品的了解，更好地選擇符合企業(yè)需求的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，解決產(chǎn)品選型中遇到的困擾，如有其他的疑問也可免費(fèi)咨詢上隆自動化零件商城。
