直线运动系统的设计人员经常发现自己要权衡圆形与轮廓（也称为方形）直线导轨的优缺点。在尝试确定要实施哪种技术时，需要考虑许多因素；当环境极端问题令人担忧时，情况只会进一步复杂化。很多时候，直线导轨技术的选择是在设计过程的后期并基于假设做出的。花时间进行细致入微的审查可以区分简单的设计和复杂的设计，从而影响性能、组装时间和总成本。
圆形导轨和异型导轨在功能上通常可以互换，但即使在这些类别中也存在显着差异。为您的应用做出正确的选择可以在成本、性能和耐用性方面带来显着优势。本文讨论了这些差异在被极端环境复杂化的应用程序中是如何发挥作用的。流体或固体颗粒流出、极端温度、腐蚀、冲击和振动设计考虑的问题都将被讨论。
在了解这些复杂因素之前，重要的是要记住圆形和异形直线导轨在要求不高的环境中的优缺点。了解这些技术以及如何将它们最好地应用于应用程序始终是良好设计实践的第一步。
用于宽容安装的圆形导轨
圆轨是这两种技术中较古老的一种，已经有大约 80 年的历史。通常，最经济的选择（相对于组件成本）圆形导轨具有较低的负载能力和较宽松的精度。圆形导轨的设计非常宽容；根据您的应用，这种宽恕可以是优点也可以是缺点。对于可以接受宽松公差或低组件成本比紧公差更重要的应用，圆形导轨是一个很好的选择。
圆形导轨是自动对齐的，对于使用多个导轨的系统由于平行度差或导轨高度变化而产生的问题非常宽容。这项技术提供了一个平滑和低阻力的平台。雄辩简单的外形提高了高效密封和自然污染弹性。此外，圆形导轨不需要安装表面加工的时间和费用，是末端支撑应用的唯一选择。
型轨（也称为方轨）可实现更高的精度
异型轨是这两种技术中较新的一种，并且已经存在了大约 40 年。通常这两种选择中较贵的一种，异型轨具有更高的负载能力和更严格的精度。异型轨的设计并非宽容，这种严格性可能对您的设计有很大好处，也可能使您的设计复杂化。这项技术的性质非常适合需要极其严格的精度水平或手头任务固有的过度负载的应用。该系统的紧凑性有助于减小设备的整体尺寸，但较高的预载可能会增加阻力。
此外，型材导轨安装和安装过程（包括表面加工）的性质使得对于使用多于一根导轨的系统而言，平行度差或导轨高度变化是非常无情的。使用型材导轨的制造系统需要更高的精度。它们精致但紧凑的外形也受到更复杂的密封和相对较差的污染弹性的影响。
指定直线导轨时的流体接触注意事项
接触水、雾和高湿度等流体会导致任一类型的导轨腐蚀。在压力下，如在冲洗情况下，流体可以冲走润滑。接触腐蚀性流体，如化学喷雾剂、燃料油、酸性食品、碳氢化合物、尿素和化肥，会带来安全威胁，并导致磨损、停机和性能下降。根据密封、润滑类型、材料选择、涂层、安装和标准合规性，圆形导轨和轮廓导轨的流体处理能力会有所不同，这在医疗和食品行业尤为重要。
对于圆形导轨和轮廓导轨，全接触式密封和适当的润滑将防止钢部件的滚道生锈。由于圆形导轨的简单圆形几何形状，圆形导轨上的密封件往往会产生较小的阻力，但低阻力选项可用于型材导轨组件。型材导轨托架还可以采用纵向密封件，以防止从组件底部进入。
材料选择是系统流体处理能力的另一个关键组成部分。圆形导轨的优势在于它们可以使用非硬化不锈钢轴系。这使它们对清洁环境（例如半导体和医疗行业中的环境以及食品加工的恶劣环境）具有吸引力。更高的负载可能需要硬化的轴系。这可以通过先进的涂层来实现，它可以将组件寿命延长 200 倍。
圆形导轨和异型导轨的涂层选项具有可比性，在这两种情况下，增加腐蚀保护可能涉及硬度的权衡。例如，Armaloy 铬涂层提供中等的耐腐蚀性和 78 HRc 的硬度。相比之下，奥氏体不锈钢（如 300 系列）更耐腐蚀，但价格更高——HRc 硬度水平只有 20 多岁。奥氏体不锈钢通常只推荐用于普通衬套。马氏体不锈钢，如 440C，也比碳钢具有更好的耐腐蚀性，但可以达到 50 年代的硬度水平——因此可以与某些专有的滚珠轴承线性衬套一起使用。
事实上，在考虑涂层选项时，其他因素可能会起作用。例如，对于食品级环境或用户可能担心镀层剥落的其他应用，不锈钢是一个特别好的选择。
精心挑选的机器几何形状、方向和防护装置还可以提高其处理过多流体的能力。以将流体渗透到轴承表面或促进径流的方式定向到最小也将改善流体处理。型材导轨更紧凑，因此如果标准安装几何形状是可能的，它们可以提供更大的灵活性。安装表面光洁度的质量是在型材导轨安装过程中获得最大灵活性的关键。为了提高安装灵活性，型材导轨具有不同的安装配置。例如，它们可以从顶部或底部用螺栓固定，并提供多种方法来覆盖和保护螺栓孔免受碎片影响，包括盖条、塑料导轨塞和金属导轨塞。
当需要更大的灵活性时，圆轴具有优势。它们可以通过多种方式进行配置，以方便固定轴的末端，甚至可以在更大的组件中提供结构支撑。可选择在轴的中心或径向上实施减小直径、平面或钻穿轴的外壳，增加了安装灵活性。圆轨的自调心设计也更能容忍较差的平行度和轨道高度的变化。
保护直线导轨免受固体颗粒的影响
金属、木屑、极细玻璃、陶瓷粉尘或面粉等固体颗粒进入运动部件并影响磨损和性能。颗粒物可能落在圆形或异形轨道上，也可能在空气中传播。指南制造商通过密封和擦拭器设计解决灰尘和微粒处理问题，这些设计可以防止固体污染物落在轴承表面上。
在型材导轨上实现坚固的密封具有挑战性，因为刮水器必须与导轨中磨削的滚珠轨道相符，并且可能会增加阻力——实际上，阻力是圆形直线轴承的两倍。型材导轨托架的低阻力刮水器设计有助于最大程度地减少此问题，但并不能消除它。
型材导轨可能使用刮刀去除较重的颗粒或波纹管以保护滚道免受灰尘或颗粒堆积的影响。由于其轴的曲率，圆形导轨具有天然的碎屑脱落能力。尽管型材轨道是隐藏的，无法直接进入，但它们不一定会散落碎屑。
圆形导轨和异型导轨如何应对极端温度
极端温度往往对塑料部件的影响最大，例如密封件和再循环机制。高于或低于润滑额定值的温度会导致基础油、增稠剂和添加剂等成分分离和减少。温度波动会导致冷凝，从而导致腐蚀以及钢和铝的热膨胀和收缩。
圆形导轨可容纳无塑料部件的全钢或不锈钢轴承。钢和不锈钢均可提供更宽的工作温度曲线，但不锈钢轴承的承载能力低于钢。此外，型材导轨中的塑料端盖和再循环管通常会阻止它们在极端温度下使用。
抗振抗冲击
随着时间的推移，恒定的扭矩和运动会削弱组件并导致故障。冲击载荷与瞬时冲击载荷一样，会影响所有轴承。负载越重，问题就越大，而且由于型材导轨可以承受更重的负载，因此震动更多是一种冲击力。然而，在所有情况下，轨道都根据正常负载的容量而不是冲击负载进行缩放。最大的影响是重型机械，因为所涉及的纯质量，冲击更有害。
型材导轨也更能承受重冲击，因为它们提供了各种预载选项，这可以使它们更能抵抗不影响滚动元件的其他冲击。
由于其自然间隙配合，圆形导轨对冲击的耐受性较差。然而，当流体驱动力施加到导轨时，它们确实优于异型导轨，因为与异型导轨相比，它们不太可能在滚道区域上拉。
圆形或异型轨 — 最终决定
使用圆形导轨还是异型导轨的决定取决于应用。与往常一样，首先要建立运动曲线和基本的性能特征。然后根据每种环境的优点或缺点评估这些选项。
型材和圆轨均可用于潮湿、腐蚀性、多尘和高冲击和振动的环境，只要考虑其设计差异、附件以及整体精度和负载要求即可。
在危险环境中，超出圆形导轨能力的精度是必不可少的，可以指定涂层 - 或者设计人员需要考虑异型导轨的操作限制和增量成本。
型材导轨在潮湿环境中可能具有一些优势，因为它们紧凑的尺寸在安装时提供了更大的灵活性以避免潮湿，但如果需要宽容的公差、非标准几何形状或端部支撑配置，圆形导轨具有明显的优势。有许多有用的在线工具可帮助用户权衡各种危险条件之间的权衡。
