Специальные подшипники
В современных системах промышленной автоматизации, особенно в области высокоточных промышленных роботов с высокой динамической отзывчивостью, выбор подшипников напрямую определяет верхний предел общей производительности машины. Игольчатые подшипники с цельным кольцом (типа NA) благодаря своей компактной конструкции и превосходной несущей способности стали одним из ключевых компонентов шарнирных соединений. Среди них модель с внутренним диаметром 12 мм широко используется в запястных, плечевых и локтевых суставах роботов малого и среднего размера благодаря широкой адаптивности размеров и низким требованиям к монтажному пространству. Этот тип подшипника имеет цельную кольцевую конструкцию, и благодаря прецизионной обработке формируется высокопрочная и высокожесткая наружная кольцевая структура. В сочетании с высокоплотным расположением игольчатых роликов это значительно повышает осевую и радиальную несущую способность. Внутренние игольчатые ролики изготовлены из высококачественной цементированной стали, которая после термообработки и упрочнения обладает превосходной износостойкостью и усталостной прочностью, обеспечивая стабильные условия работы при длительной непрерывной эксплуатации.
Промышленные роботы, выполняющие такие задачи, как сборка, сварка и перемещение грузов, требуют чрезвычайно высокой повторяемости позиционирования движений шарниров, обычно контролируемой в пределах ±0,05 мм. Цельнокольцевые игольчатые подшипники (типа NA) эффективно уменьшают ошибки движения, вызванные зазором в подшипнике, благодаря своей высокой жесткости и низким деформационным характеристикам. Поскольку кольца и игольчатые ролики используют точечный контакт, а не линейный, колебания момента трения уменьшаются, тем самым улучшая плавность и скорость реакции вращения шарнира. В практических приложениях этот тип подшипника может поддерживать возвратно-поступательные движения до 300 раз в минуту и ??более, сохраняя стабильную точность вращения даже при частых циклах запуска-остановки.
Кроме того, оптимизированная конструкция внутреннего предварительного натяжения подшипника дополнительно подавляет изменения зазора, вызванные колебаниями температуры или нагрузки, обеспечивая высокую надежность шарнира робота в сложных условиях работы.
Традиционные подшипники качения часто испытывают высокие потери на трение при работе на высоких скоростях, что приводит к локальному повышению температуры, влияя на срок службы оборудования и увеличивая энергопотребление. Однако игольчатый подшипник с цельным кольцом типа NA снижает коэффициент трения до уровня ниже 0,008 за счет оптимизации качества поверхности игольчатых роликов и геометрической точности сопрягаемых поверхностей кольца, что значительно превосходит уровень 0,015 обычных игольчатых подшипников. Это улучшение не только значительно снижает требования к нагрузке приводного двигателя, но и уменьшает старение смазки, вызванное теплом трения. При непрерывной работе повышение температуры подшипника может контролироваться в пределах 15 °C, предотвращая выход из строя уплотнений или заклинивание материала из-за перегрева.
Для автоматизированных производственных линий, требующих длительной эксплуатации, низкий коэффициент трения означает меньшую частоту технического обслуживания и более длительный срок службы, а также способствует достижению целей экологически чистого производства.
Промышленные роботы часто используются в пыльных, влажных или химически агрессивных средах, таких как металлообрабатывающая, химическая и пищевая промышленность.
По сравнению с традиционными шариковыми подшипниками с глубоким пазом или цилиндрическими роликовыми подшипниками, игольчатые подшипники с цельным кольцом обеспечивают более высокую несущую способность в том же радиальном пространстве. Например, при внутреннем диаметре 12 мм, при одинаковых размерах, их номинальная динамическая нагрузка может достигать более чем в 2,5 раза большей, чем у шарикового подшипника с глубоким пазом, при этом вес увеличивается всего примерно на 15%. Кроме того, игольчатые подшипники обладают более высокой осевой жесткостью, что делает их более подходящими для выдерживания ударных нагрузок от движения робота. В отличие от них, цилиндрические роликовые подшипники, хотя и имеют аналогичную несущую способность, более чувствительны к осевому смещению и склонны к преждевременному износу из-за ошибок при установке.