直线轴承(直线导轨系统)能够承受一定的扭矩载荷，但其主要设计功能是承受径向和侧向载荷，并提供高精度的直线运动。扭矩载荷会使导轨系统的滚道接触应力分布极不均匀，导致滚珠或滚柱承受偏载。这种偏载会急剧降低导轨的刚度和疲劳寿命。因此，在设计中，通常通过增加滑块数量、扩大滑块间距(力臂)或采用宽型、加长型滑块等方式来提高系统对扭矩的抵抗能力，将扭矩转化为易于承受的力偶载荷。

 

 

一、扭矩载荷的转化与应力分布

✅ 扭矩载荷的定义与分解： 扭矩载荷是指作用在滑块上的力远离其运动中心线，导致滑块试图绕其自身或导轨轴线旋转的载荷。

1.转化为力偶： 直线导轨系统通常将外部扭矩转化为作用在导轨两排滚珠或滚柱上的力偶。这种力偶意味着一侧的滚动体承受高压力，而另一侧的滚动体承受低压力甚至负压力。

2.应力不均： 这种载荷转化导致导轨滚道内部的接触应力分布极不均匀。应力集中在少数受压最重的滚珠上，而其他滚珠则可能处于低载甚至空载状态。

✅ 对刚度的影响：

●刚度下降： 扭矩载荷下，由于应力集中和滚珠受载不均，系统的有效刚度会显著下降，导致滑块在扭矩作用方向上产生过大的角度变形。

 

二、扭矩载荷对疲劳寿命的损害

✅ 滚道接触应力的放大： 扭矩载荷对直线导轨寿命的损害远大于等量的径向载荷。

1.局部高应力： 扭矩导致的最受力滚珠上承受的接触应力峰值会显著高于均匀载荷下的应力。

2.疲劳寿命缩短： 轴承寿命(疲劳寿命)与接触应力的三次方成反比。因此，扭矩载荷引起的应力集中会以指数级加速滚道和滚动体的接触疲劳过程，使导轨的额定寿命急剧缩短。

✅ 滚动体的异常磨损：

●偏载磨损： 承受高压力的滚珠会承受过度磨损，而承受低压力的滚珠则可能发生微动磨损或滑动。这种不均匀磨损破坏了滚珠的尺寸均匀性，进一步恶化了系统的运行状态。

 

三、提高扭矩承受能力的设计优化

✅ 扩大力臂与增加滑块数量： 在设计阶段，可以通过几何尺寸的优化来提高系统抵抗扭矩的能力。

1.加长滑块： 选用加长型或宽型滑块。这增加了滑块的有效宽度或长度，从而扩大了滚珠排列之间的力臂，可以更有效地抵抗扭矩。

2.增加滑块间距： 在一个导轨上使用两个或多个滑块，并增大滑块之间的间距。间距增大使扭矩分解成的力偶作用距离增加，从而减小了单个滑块上滚珠的受力。

✅ 特殊结构导轨的选择：

●宽型导轨： 在承受绕运动轴线扭矩时，应优先选择加宽型导轨，其滚珠排列的横向距离更大，提供了更高的抗倾覆刚度。

 

总结： 直线轴承能承受扭矩，但扭矩会造成滚道应力极不均匀，导致刚度下降和疲劳寿命呈指数级缩短。修正措施是设计时通过增加滑块数量、增大滑块间距或选用宽型、加长型滑块，以几何方式将扭矩载荷分散或转化为更易承受的小力偶。本文内容是上隆自动化零件商城对“直线轴承”产品知识基础介绍的整理介绍，希望帮助各行业用户加深对产品的了解，更好地选择符合企业需求的优质产品，解决产品选型中遇到的困扰，如有其他的疑问也可免费咨询上隆自动化零件商城。