直线轴承：您需要知道的

直线轴承是滚动元件和流体薄膜装置，可减少运动系统中的摩擦，其中运动沿着直线（有时是弯曲的）路径进行。它们与旋转运动的径向轴承不同。直线轴承用于需要减少摩擦和引导直线运动的机床应用，例如滑动门、3D 打印机和自动化设置。它们可以松散地分为使用滚动元件滚动运动的滚珠和滚柱类型，以及依赖润滑剂和低摩擦表面的滑动类型。本文将讨论直线轴承采用的不同形式，并重点介绍一些一般应用。

一、滑动型轴承

有时称为线性衬套，线性轴承由烧结铝青铜、金属/聚合物复合材料、碳插入式、聚合物衬套等制成，依靠润滑膜在轴承和轴之间形成，而两者相对运动。多年来，粉末金属青铜衬套一直用作模柱衬套。它们的多孔结构通常带有碳塞插入件，真空浸渍有油，在轴移动和停止时产生的摩擦热下，油流入和流出轴承，在轴承和轴之间形成一层油膜。

聚合物自润滑直线衬套已经占领了一些由烧结金属衬套主导的市场。聚合物本身——通常是聚四氟乙烯——为运转轴提供了光滑度。它们在食品包装中很受欢迎，因为它们能够在没有润滑剂的情况下运行并且能够承受冲洗化学品。它们可以在具有高耐腐蚀性的未硬化轴上运行。由于聚合物在高负载下易受冷流影响并且不能很好地散热，因此在这些轴承的构造中，聚合物通常以薄片形式粘合到金属背衬上。

线性衬套可以略微凸起，以允许衬套相对于外壳进行一些角度调整，以适应轴偏转。在更极端的情况下，衬套由 O 形环支撑在外壳中。直线衬套可作为裸装单元提供，也可安装在轴台和法兰单元中。

衬套可以串联安装在普通外壳中，为轴承表面提供更大的轴向分布。它们有开放式和封闭式两种，选择取决于轴的支撑方式。在其长度上连续支撑的轴需要可以清除杆轨的开口衬套。端部支撑的轴可以使用封闭式衬套。由于没有移动元件，线性衬套可以耐受灰尘。

二、滚动轴承

开放式球笼 - 有时称为导柱或导销 - 与模柱一起使用，以在上模和下模闭合时进行精确的导向运动。这些衬套具有紧密的公差，可为配合模具提供准确的位置。

对于线性运动控制，循环和非循环滚珠和滚子轴承均可用。与滑动式衬套相比，它们都提供低启动摩擦。非循环类型沿着成对的导轨或导轨的整个长度将球或滚子夹在中间。当滚动元件在它们之间旋转时，轨道相对于彼此移动。这些设计可以提供非常精确的直线运动，一些设计使用交叉滚子以获得更高的精度。然而，笔划长度由元素的数量决定，这使得长笔划有些不切实际。

循环滚珠轴承和滚柱轴承在理论上对行程距离没有限制，因为滚动元件在轴承沿杆移动时沿轴承的长度移动，然后通过承载器双返回，形成无限循环的承载元件。这些设计根据轴承的设计在圆轨或异形轨道上运行。

循环滚珠衬套可能是最熟悉的，因为它们是滑动衬套的直系后代。与滑动品种一样，循环滚珠衬套可以根据直线导轨的支撑打开或关闭；它们可以安装在轴台、法兰单元等中，并且它们的尺寸通常直接对应于滑动轴承的尺寸。

在肮脏的环境中必须小心保护轴承内的许多运动球。在某些情况下，整个杆都被覆盖。制造商通常会提供密封件、防尘圈等作为这些轴承的标准配置或可选配置。

滚珠衬套比线性衬套更硬，因此在轴不对中方面的适应性更差。滚珠衬套可以在硬化的圆形导轨上运行。循环滚子衬套通常沿着具有平坦轨道的成型轨道运行。滚珠衬套有时具有不同的精度级别，较松的版本能够补偿轴的未对准。也可提供自动调心滚珠衬套。滚珠衬套具有在轴上旋转的能力，因此如果与平行轴一起使用，一个轴可以比另一个轴低，而不会明显影响操作。

滚珠衬套导轨可以成功地进行端面安装，并且可以跨越支撑之间的一定距离。型材导轨的安装通常需要在导轨的整个长度上进行支撑，需要仔细准备安装表面。

其他滚子类型的形式包括 V 形槽滚子和能够越过弯曲轨道的导轨、用于圆形导轨上重载的循环滚子链轴承，以及采用陶瓷元件作为减轻系统重量手段的轴承。也有使用空气作为润滑介质的直线轴承。

三、怎么选择直线轴承

大多数直线轴承供应商提供选择指南，引导用户逐步解决设计问题。考虑因素包括应用的精度，从低级操作（如抽屉滑轨）到半精密操作（如锯导轨），再到严格的应用（如机床）。在负载高且需要平稳运动但速度和精度都不重要的情况下，青铜衬套可能是合适的。另一方面，在负载高且精度要求高的情况下，循环滚子轴承和型材导轨可能是首选。

滚珠衬套很容易被微粒污染——密封问题比径向轴承要困难一些，因为所涉及的外露轴系长度较长。正如所建议的那样，密封件、刮水器和通道盖都提供了最大限度减少污染的方法，但在非常脏的环境中，有时滑动衬套更合适。与滚动元件直线轴承相比，这些轴承的摩擦力可

能相当高。 除了提供将直线轴承系统组装在一起的组件外，许多制造商还以各种名称销售组装系统，例如线性滑轨、线性工作台等。许多制造商可以提供具有多种驱动选项的系统。

在确定系统尺寸时，工程师需要掌握一些信息，包括最大预期速度和加速度、系统承受的最大力以及行程长度。可重复性是一个问题。还必须考虑沿 x、y 和 z 轴作用在系统上的力矩载荷。维护在系统选择中起着重要作用，振动和噪音限制也是如此。