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1-4 直線導軌壽命 1 - 4 - 1 壽 命 當直線導軌承受 負荷並作運動時， 珠道表面與鋼珠 因不斷地受到循環 應力的作用，一 但到達滾動疲勞 的臨界值， 接觸面就會開始 產生疲勞破損，並 在部份表面發生 魚鱗狀薄片的剝落 現象，此種現象 叫做表面剝離。 壽命的定義 即為珠道表面及鋼珠因材料疲勞而產生表面剝離時為止的總運行距離。 1 - 4 - 2 額 定 壽命 直線導軌的壽命 ，具有很大的分散 性，即使同一批 製造的產品，在相 …

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(1) 基本靜額定負荷 (C
0
) 的定義
直線導軌在靜止或運動中若承受過大的負荷，或受有很大衝擊負荷時，會導致珠道接觸面和鋼珠產生局部的永久
變形；當永久變形量超過某一限度，將妨礙直線導軌運動的平穩性。基本靜額定負荷便是容許這個永久變形量的
極限負荷。依照定義：負荷的方向和大小不變的狀態下，在受到最大應力接觸面處，鋼珠與珠道表面的總永久變
形量恰為鋼珠直徑萬分之一時的靜止負荷。
基本靜額定負荷的數值詳列於各規格尺寸表中；使用者可參照表格選用適合的直線導軌，但必需注意的是被選用
的直線導軌在運行中所受的最大靜負荷不可超過其基本靜額定負荷。
(2) 容許靜力矩 (M
0
) 的定義
當滑塊中受到最大應力的鋼珠達到上述定義之靜額定負荷時，此時滑塊所承載之力矩稱為靜額定力矩。在直線導
軌運動中是以M
R
、M
P
、M
Y
這三個方向來定義：
1-3-2 基本動額定負荷
(3)
靜安全係數
當直線導軌使用在慢速運動或作動頻率不高的狀況下，需考慮靜安全係數。根據不同的使用狀況，計算靜負荷必
須考慮不同的安全係數，尤其是當導軌受有衝擊性負荷時，需要取用較大的安全係數。
f
SL
:
靜安全係數
f
SM
:
靜安全係數 (力矩負荷)
C
0
:
基本靜額定負荷
(kN)
M
0
:
容許靜力矩
(kN
•
m)
P :
工作負荷
(kN)
M :
靜力矩負荷
(kN
•
m)
M
R
M
P
M
Y
1-3
額定負荷
1-3-1 基本靜額定負荷
負載條件
f
SL
、f
SM
下限
一般運行狀況 1.0~3.0
運行時受衝擊、振動 3.0~5.0
Eq.1.1
表格1 靜安全係數使用
f
SL
=
P
or
C
0
f
SM
=
M
M
0
或是
(1) 基本動額定負荷(C)的定義
基本動額定負荷用於直線導軌承受負荷並做滾動運動時的壽命計算。其定義是在負荷的方向和大小不變的狀態
之下，直線導軌的額定壽命為50km時(滾柱式直線導軌為100km
)
的最大負荷，此值詳列於各規格尺寸表中，使
用者可藉由此值預先估算出選用之直線導軌的額定壽命。
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1-4 直線導軌壽命
1-4-1 壽命
當直線導軌承受負荷並作運動時，珠道表面與鋼珠因不斷地受到循環應力的作用，一但到達滾動疲勞的臨界值，
接觸面就會開始產生疲勞破損，並在部份表面發生魚鱗狀薄片的剝落現象，此種現象叫做表面剝離。壽命的定義
即為珠道表面及鋼珠因材料疲勞而產生表面剝離時為止的總運行距離。
1-4-2 額定壽命
直線導軌的壽命，具有很大的分散性，即使同一批製造的產品，在相同的運動狀態下使用，壽命也會所有不同；
這大多歸咎於材料本身在疲勞特性上固有的變化。因此為定義直線導軌的壽命，一般以額定壽命為基準；其定義
是：以一批同樣的產品，逐個在相同的條件及額定負荷下運行，其中90％未曾發生表面剝離現象而能達到的總運
行距離。
1-4-3 壽命的計算
直線導軌的壽命會因實際承受工作負荷而不同，可依選用之直線導軌的基本動額定負荷及工作負荷推算出使用壽
命。
(1) 不考慮環境因素影響，壽命計算如下所示。
(2) 若考
慮直線導軌使用的環境因素，其壽命會隨運動的狀態、珠道表面硬度及系統溫度而有所變化。
1-4-4 壽命係數
(1) 硬度係數 ( f
h
)
直線導軌的珠道接觸表面硬度要求在一定的硬化深度之硬度為HRC 58~62，倘若硬度值無法達到要求的水準，將
會降低直線導軌的額定負荷及使用壽命，此時動、靜額定負荷為尺寸表列值再乘以對應的硬度係數。HIWIN 出廠
之直線導軌硬度要求皆為HRC 58以上，故 f
h
為1。
L=
3 3
C
P
•
50km=
•
31mile
C
P
(
( )
)
Eq.1.2
L : 額定壽命
C : 基本動額定負荷
P : 工作負荷
L
:
壽命
f
h
:
硬度係數
C
:
基本動額定負荷
f
t
:
溫度係數
P
C
:
工作負荷
f
W
:
負荷係數
Raceway hardness
Eq.1.3
L=
3 3
f
h
•
f
t
•
C
f
w
•
P
c
f
h
•
f
t
•
C
f
w
•
P
c
•
50km=
•
31mile
(
( )
)
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表格2 負荷係數
1-4-5
壽命時間的換算
依使用速度及頻率將壽命距離換算成壽命時間。
負荷狀況 使用速度 f
w
無衝擊力且平滑
V≦15 m/min
1 ~ 1.2
微小衝擊力 15 m/min ＜V≦60 m/min 1.2 ~ 1.5
普通負荷力 60m/min＜ V≦ 120 m/min 1.5 ~ 2.0
受衝擊力及振動 V ＞120 m/min 2.0 ~ 3.5
(2)
溫度係數
( f
t
)
系統溫度會對直線導軌的材質有影響，當溫度高於100
o
C
時直線導軌的額定負荷及使用壽命將會降低，此時動、
靜額定負荷為尺寸表列值再乘以對應的溫度係數。由於有些配件是塑膠材質較不耐高溫，故建議使用溫度應低於
100
o
C
。
(3)
負荷係數
(f
w
)
作用於直線導軌的負荷，除裝置本身自重、起動停止時的慣性負荷及因懸置而產生的力距負荷外，還有因運動伴隨
而來的振動及衝擊負荷，此種型式的負荷並不容易算出，根據經驗依負荷狀況及使用速度，建議將計算負荷值再乘
以對應的負荷係數。
Temperature
Eq.1.4
L
h
=
3
L
•
10
V
e
•
60
V
e
•
60
=
hr
3
3
C
P
•
50
•
10
( )
L
h
:
壽命時間
(hr)
L
:
壽命
(km)
V
e
:
運行速率
(m/min)
C/P :
負荷比
1-5 工作負荷
1-5-1 工作負荷計算
工作負荷的計算方式會隨實際受力分佈的情形而產生變化，例如承載物體本身重心的位置、施力的位置，以及運
行時起動、停止的加速度慣性力等皆對負荷的計算發生影響，因此使用直線導軌時必須仔細考慮各種負荷狀況，
以計算出最正確的負荷值。
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