Линейна техника

Cписание Инженеринг ревю организира в два последователни броя пазарно и технологично представяне на линейната техника, предлагана на българския пазар. За да предоставим максимално всеобхватно информацията за нея, в настоящия брой на списанието въвеждаме най-общо темата за линейна техника, която в следващия ще развием с конкретни технологични новости и продуктови предложения, като почерпим информация от извора – водещите специалисти в областта ще подберат и опишат накратко технологиите и продуктите, които са най-актуални и интересни за българския пазар в момента.

Продуктите и продуктовите групи, които ще бъдат представени, включват цялото многообразие от линейни лагери и направляващи, сачмено-винтови двойки, зъбни ремъци, пневмоцилиндри и модули, хидравлични цилиндри, линейни модули, линейни задвижвания, линейни двигатели и различни други компоненти.

В България от дълги години са представени повечето от водещите в световен мащаб производители. Така че дори и най-последните иновации на корпорациите с мощни развойни и изследователски звена традиционно се предлагат директно и у нас.

Линейни компоненти
С разглеждане създаването на линейната техника навлизаме в дебрите на основите на физиката, нютоновите закони и други спомени от ученическата и студентската си младост. Така или иначе съвременната линейна техника води началото си от началото на миналия век, като до средата му се масовизира.

Излишно е да споменаваме в колко голяма степен компонентите, базирани на линейната технология, са съществени за качествата и функционалните характеристики на една машина. Вече близо 18 години на страниците на българското списание за индустрия – Инженеринг ревю, редовно публикуваме информация за основните компоненти в областта на линейната техника. Разглеждали сме задълбочено конструкциите и областите на приложение на повечето от компонентите, обезпечаващи линейното движение.

Въпреки това, обобщаваме основните групи схематично и накратко:
Безспорно ключов компонент в линейната техника са линейните лагери – търкалящите и плъзгащите са най-масово ползвани, а другите – хидростатични, аеростатични и магнитни, имат сравнително по-рядко приложение.

При плъзгащите линейни лагери, за разлика от търкалящите, подвижният елемент се плъзга по фиксирани шина или вал. Тези лагерни конструкции имат множество приложения, сравнително опростени и нескъпи са. Конструкцията им поставя специфични изисквания към материалите за триещите повърхнини, грапавостта им, вида на смазката, начина на охлаждане. (Подробно сме разгледали плъзгащите лагери в брой 5/2012 на сп. Инженеринг ревю.)

Търкалящите линейни лагери намаляват триенето с използването на търкалящи елементи (сачми, ролки и др.), които са разположени между два движещи се един спрямо друг обекта. Изключително разпространени са и се произвеждат от множество компании, всички от които предлагат голямо видово разнообразие. Използват се в приложения, при които от значение е прецизното позициониране.

Направляващите компоненти са основополагащи за изпълнението на транслационни движения. В зависимост от конструкцията си, силите и моментите могат да бъдат предавани в определени посоки между движещите се и фиксираните компоненти.

Направляващите се различават по конфигурацията си - призматични и кръгли направляващи, както и по типа на контакта – точков или линеен, и по движението на търкалящите се елементи - дали рециркулират при движението си или не. Според контакта си, линейните направляващи могат да бъдат търкалящи (сачмени, ролкови), плъзгащи – с филм от смазка или въздух или флуид под налягане, магнитни (безконтактно).

Линейни направляващи се предлагат в множество различни конструкции, които различните производители дефинират по различни начини. Критериите им за избор включват клас на точност, товароносимост, коефициент на триене, скорости, ускорения, шум, експлоатационен ресурс и др.

Използват се различни линейни задвижвания, като много разпространени са хидравличните и пневматичните цилиндри. В линейната техника широко се предлагат и електромеханични задвижвания.

За нуждите на индустрията са разработени и усвоени за масово производство различни видове пневматични изпълнителни механизми. Те преобразуват енергията на сгъстения въздух в полезна работа за преместване, фиксиране или силово въздействие върху различни обекти. Едната от трите основни групи, в които се разделят изпълнителните механизми, са тези за линейно движение, които, от своя страна, са ключов компонент от линейната техника.

Пневматичните изпълнителни механизми са компоненти, чиито технически характеристики и цена са решаващи фактори при избора на пневматична технология на задвижване. Основните тенденции на развитието им са повишаване на тяхната ефективност, подобряване на съотношението мощност - тегло, конструктивно и технологично усъвършенстване, разработване и внедряване на нови видове устройства.

Като цяло, повечето пневматични цилиндри са сходни конструктивно с хидравличните цилиндри. Най-съществените различия са в използваните материали, в еластичните уплътнители и в относително по-малките размери на буталния прът и по-малката дебелина на цилиндровата тръба, дължащи се на по-ниските работни налягания в пневматичните системи. Голямото разнообразие в предлаганите модели се постига чрез комбинация от стандартни секции, капаци и бутала.

Хидравличният цилиндър, наричан кратко хидроцилиндър, е един от най-широко разпространените изпълнителни механизми за осъществяване на линейно движение и предаване на сила към работните органи на различни машини.

В групата на електрическите задвижвания съвременно решение са линейните електродвигатели, които осигуряват високи скорости и ускорения, технически непостижими за схемите с ротационен двигател. Сред предимствата им са точността и повторяемостта.

В групата на електромеханичните задвижвания влизат серводвигатели, зъбно-ремъчни задвижвания, трансмисионни компоненти и др. Сачмено-винтовите двойки, които се причисляват към трансмисионните компоненти, представляват механична винто-гаечна предавка с триене при търкаляне, което се постига, като между винта и гайката се въвеждат сачми във функцията на междинни търкалящи тела.

Използването на сачмено-винтови двойки (СВД) дава възможност да се повиши значително КПД на предавката винт–гайка и да се намали износването на триещите се повърхности. Благодарение на описаните характеристики, СВД намират изключително широко приложение като елементи, които под действието на малки сили осигуряват точно и равномерно преместване.

Областта им на приложение включва металорежещи машини, подемно-транспортни устройства, манипулатори и роботи, моторни превозни средства, механизми и уреди с различно предназначение и др.

Зъбните ремъци са високотехнологичен съвременен машинен елемент, който се произвежда от сравнително ограничен брой фирми. Използва се основно в зъбно-ремъчните предавки, които с успех заместват зъбните и верижните предавки в задвижванията на много машини - от електронната апаратура и роботиката до автомобилните двигатели, металорежещите машини и тежкото машиностроене.

Готовите решения
Все повече тенденциите на развитие на автоматизацията и машиностроенето налагат използването на готови линейни модули и цялостни решения. Някои от водещите производители предлагат готови за монтиране модули, оборудвани и конфигурирани с направляващи, задвижвания, сензори и управления, с всичко необходимо веднага да влязат в употреба.

Диапазонът с готови решения непрекъснато нараства, паралелно с динамиката на изискванията на пазара. Готовите модули носят и допълнителни предимства с това, че са фабрично изпълнени и тествани, по-лесно се обслужват и могат да са с пестяща място конструкция.

Море от продукти
Продуктите, които обслужват задачи, свързани с линейно движение, са създадени отдавна, но дългият път на приложение през годините, който са извървели, към днешна дата ги е усъвършенствал значително, както по отношение механичните конструкции, така и откъм материали, от които се произвеждат.

Днес потребителят е така улеснен, че с помощта на добър консултант - специалист по линейна техника, може да намери оптимално и в много случаи фабрично готово решение дори и за най-сложни или пък неясно формулирани задачи. Предлагат се от миниатюрни направляващи до линейни маси за големи товари.

За работа в тежки условия, за приложение в чисти стаи, за големи скорости и ускорения, за прецизни измервателни системи... Огромно е и многообразието и в един и същ клас продукти, които се различават по своите технологични и експлоатационни показатели. В зависимост от клиентските нужди може да се избира между доставчици на компоненти за линейни задвижвания до доставчици на цялостни линейни решения за задвижване и управление, включващи механика, електромеханика, хидравлика и пневматика, електроника и софтуер.

Конкуренцията, която на този пазар е повече от свирепа, резултира в огромен избор и многообразие от продукти, много широк диапазон на качеството – от свръхвисоко до компромисно, ценови класове и т.н., но и в значителната нужда от ноу-хау и специалисти, които познават нуждите на клиентите в дълбочина и могат да консултират един правилен подбор на подход, решения и продукти. Така че добрата оферта включва освен добри продукти и не по-малко добри услуги – избор, конфигуриране, поддръжка, сервиз и т.н.

Втората част
В следващия брой ще ви представим някои от най-интересните и иновативни продуктови и технологични оферти в областта на линейната техника, които се предлагат на българския пазар.

Продължението на темата, което планираме за следващия брой на сп. Инженеринг ревю (ИР 8/2014), ще представи реални продуктови решения, новости и най-интересни предложения от офертата на водещи производители, доставчици, специалисти в областта. Представители на водещите фирми в областта на линейната техника на българския пазар ще коментират най-модерните технологични тенденции и решения.

Научен консултант на статията:
доц. д-р инж. Пламен Угринов