Grundlagen der Linearbewegung: 13 grundlegende Themen, die Sie kennen müssen

Diese grundlegenden Konzepte können Ihnen helfen, robustere und kosteneffizientere Designentscheidungen zu treffen.

Grad der Freiheit

Einige mehrachsige Systeme können sechs Freiheitsgrade und sieben (oder mehr) Bewegungsachsen haben. In diesem Artikel wird der Unterschied zwischen "Bewegungsachsen" und "Freiheitsgraden" erklärt, und warum das wichtig ist.

Kartesische versus polare Koordinatensysteme

Bei linearen Bewegungen wird in der Regel das kartesische Koordinatensystem verwendet, doch bei einigen Anwendungen - insbesondere bei Gelenkrobotern - kommt das polare Koordinatensystem zum Einsatz. In diesem Artikel über die Grundlagen der linearen Bewegung erklären wir, wie die beiden Koordinatensysteme funktionieren, welche Unterschiede es gibt und wie man von einem System in das andere konvertiert.

Moment oder Drehmoment - was will ich?

Eine Kraft, die in einem bestimmten Abstand wirkt, kann ein Moment oder ein Drehmoment erzeugen. Ein Moment ist eine statische Kraft, während ein Drehmoment eine Komponente in Drehung versetzt. Daher ist es wichtig, den Unterschied zwischen den beiden zu kennen und zu wissen, was sie verursacht.

Rollen, Nicken und Gieren

Rotationskräfte werden als Roll-, Nick- und Gierkräfte definiert, basierend auf der Achse, um die das System rotiert. Bei Linearführungen können Roll-, Nick- und Gierkräfte zu Ablenkungen und Bewegungsfehlern führen.

Hertzsche Kontaktspannungen

Wenn sich zwei Flächen mit unterschiedlichen Radien berühren und eine Last aufgebracht wird, bildet sich eine sehr kleine Kontaktfläche, und die Flächen erfahren Hertzsche Kontaktspannungen, die einen erheblichen Einfluss auf die dynamische Tragfähigkeit und die L10-Lebensdauer eines Lagers haben.

Kugelkonformität

Die Lage und Form der Kontaktfläche zwischen einer Kugel (oder Rolle) und einer Laufbahn wird durch den Grad der Übereinstimmung zwischen den Oberflächen bestimmt. Das Verständnis der Kugelkonformität ist wichtig, da sie eng mit der Höhe der Hertz'schen Kontaktspannung verbunden ist, die ein Lager erfährt.

Differentialschlupf

Da die Kontaktfläche zwischen einer tragenden Kugel (oder Rolle) und ihrer Laufbahn eine Ellipse ist, variiert die Geschwindigkeit an verschiedenen Punkten entlang der Kontaktfläche, was dazu führt, dass die Kugel oder Rolle eher einen Schlupf als eine reine Rollbewegung erfährt. Dieser unterschiedliche Schlupf steht in direktem Zusammenhang mit Reibung, Wärme und der Lebensdauer des Lagers.

Tribologie: Reibung, Schmierung und Verschleiß

Die Schmierung trägt zur Verringerung der Reibung in Linearlagern bei, die die Hauptursache für Verschleiß und in vielen Fällen für einen Ausfall ist. Tribologie ist die Lehre von Reibung, Schmierung und Verschleiß und erklärt die komplexe Beziehung zwischen diesen Faktoren.

Spannung und Belastung

Zug- und Druckbelastungen in linearen Bewegungssystemen führen zu Spannungen und Dehnungen in den Materialien. Diese Konzepte sind besonders wichtig für Komponenten wie Verbindungselemente, die ihre Streckgrenze oder Zugfestigkeit erreichen können, bevor andere Anzeichen von Schäden in einem System auftreten.

Steifigkeit und Durchbiegung

Durchbiegung in linearen Bewegungssystemen kann zu Fehlausrichtung von Komponenten, übermäßigen Kräften, vorzeitigem Verschleiß und Versagen führen. In diesem Artikel wird untersucht, wie Steifigkeit und Durchbiegung eines Materials zusammenhängen und wie sich Steifigkeit von Festigkeit unterscheidet.

Verdrehung

Wellen von Kugelumlaufspindeln, Riemenscheiben, Getrieben und Motoren können einer erheblichen Torsion ausgesetzt sein, was zu Scherspannungen und Scherbelastungen in der Welle führt. In diesem Artikel werden die Auswirkungen von Scherspannung und Scherdehnung erläutert und es wird erklärt, wie man feststellt, wann eine Welle nachgibt.

Materialhärte

Die Härte einer Welle oder einer Lageroberfläche spielt eine wichtige Rolle für ihre Belastbarkeit und Lebensdauer. In diesem Artikel erklären wir die verschiedenen Methoden zur Prüfung und Bestimmung der Härte.

Trägheit versus Schwungkraft

Die Begriffe "Trägheit" und "Impuls" werden im Bereich der linearen Bewegung häufig miteinander verwechselt, haben jedoch unterschiedliche Auswirkungen auf die Leistung eines Systems. In diesem Artikel über die Grundlagen der linearen Bewegung wird der Unterschied zwischen den beiden Begriffen erklärt und wie sie bei der Konstruktion und Auslegung von linearen Bewegungen verwendet werden.