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Wie sich Axial- und Radialbelastungen auf lineare Bewegungssysteme auswirken

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Die X-Achse verläuft entlang der Fahrtrichtung, die Y-Achse ist horizontal und senkrecht zur Fahrtrichtung und die Z-Achse ist vertikal.

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In jedem Bewegungssystem ist es wichtig, die Art und Richtung der aufgebrachten und resultierenden Lasten zu kennen, um die Lebensdauer der Lager zu bestimmen und die Durchbiegung zu analysieren. Bei linearen Bewegungssystemen verwenden wir in der Regel kartesische Koordinaten (X, Y und Z), um die Position und Richtung der Lasten zu definieren. Bei rotierenden Bauteilen wie Schrauben, Zahnstangen- und Ritzelantrieben oder Riemen- und Riemenscheibensystemen werden die Lasten jedoch in der Regel als axial oder radial beschrieben - Begriffe, die aus der Rotationslagertechnik übernommen wurden. Diese Begriffe werden manchmal auch zur Beschreibung von Lasten auf Linearführungen verwendet, obwohl ihr Verhältnis zur Belastungsrichtung je nach Hersteller und Art der Führung variieren kann.

Im Folgenden wird erläutert, wie sich radiale und axiale Belastungen auf lineare Bewegungssysteme auswirken, und es werden die Begriffe erklärt, die üblicherweise zur Beschreibung von Belastungen auf Linearführungen verwendet werden.

Axiale Belastungen: Parallel zur Laufrichtung

In der Terminologie der Rotationslager werden Axiallasten als Belastungen definiert, die parallel zur Rotationsachse (der X-Achse) auftreten, und auch rotierende Linearantriebe - wie Schrauben, Riemen- und Riemenscheibensysteme oder Zahnstangenantriebe - verwenden diese Terminologie. Axiallasten sind die Lasten, die das System überwinden muss, um eine Bewegung zu erzeugen, und werden im Allgemeinen auch als Schublasten bezeichnet. Bei Kugelumlaufspindeln und Gewindetrieben können Axiallasten auch zur Durchbiegung oder zum Ausknicken der Spindelwelle führen.

Beachten Sie, dass Linearführungen keine Axiallasten aufnehmen können, da ihr einziger Freiheitsgrad (Bewegungsgrad) entlang der X-Achse liegt.

Radiale Belastungen: Senkrecht zur Bewegungsrichtung

Wie bei Rotationslagern definiert die Terminologie des Linearantriebs radiale Belastungen als solche, die senkrecht zur Bewegungsachse in Y- oder Z-Richtung auftreten. (Beachten Sie, dass Belastungen, die in einem Winkel zwischen den drei orthogonalen Achsen auftreten, in reine X-, Y- oder Z-Komponenten zerlegt werden können)

Da Linearantriebe nur für axiale, nicht aber für radiale Belastungen ausgelegt sind, werden sie in der Regel in Verbindung mit Linearführungen eingesetzt, die alle radialen Belastungen in Y- (horizontal) oder Z-Richtung (vertikal) aufnehmen.

Bei Linearführungen variiert die Terminologie zur Beschreibung von Lasten, die senkrecht zur Bewegungsachse wirken, je nach Art der Führung und je nachdem, ob die Last in Y- oder Z-Richtung wirkt. Da sich beispielsweise Linearführungen mit runder Welle drehen können, wird üblicherweise der Begriff "Radiallast" verwendet.

Bei nicht rotierenden Linearführungen - wie Profilschienenführungen, Kreuzrollenführungen oder Schwalbenschwanzführungen - werden Radialbelastungen, die entlang der Z-Achse auftreten, häufig als "Normalbelastung", "Zugbelastung" (für Belastungen in positiver Z-Richtung) oder "Druckbelastung" (für Belastungen in negativer Z-Richtung) bezeichnet

Belastungen, die entlang der Y-Achse (horizontal, senkrecht zur Bewegungsrichtung) auftreten, werden oft als "Seitenlasten", "Querlasten" oder "Querbelastungen" bezeichnet Es ist wichtig zu wissen, dass Linearführungen zwar für die Aufnahme von Lasten in Y- und Z-Richtung ausgelegt sind, dass aber die Art der Lagerung und die Anordnung der Laufbahnen zu unterschiedlichen Tragfähigkeiten in den verschiedenen Richtungen führen können.

Die Bezeichnungen für Lasten auf Teleskopführungen, die oft seitlich montiert sind, unterscheiden sich von denen anderer Linearführungen. Bei Teleskopführungen wirken die Radialkräfte, die in vertikaler Richtung auftreten, zur Seite der Führung hin. Axiale Belastungen, die in horizontaler Richtung senkrecht zur Laufrichtung auftreten, wirken zum oberen Ende der Führung hin (oder von ihr weg).