Free Student HQ / FSHQ / "Штаб-Квартира свободного Студента"

Направляющие качения

Направляющие качения находят все большее применение в современном машино- и приборостроении. Преимущества направляющих качения: малая сила трения, на порядок ниже, чем в чугунных направляющих скольжения смешанного трения, практически не зависящая от скорости, что обеспечивает небольшие усилия перемещения узлов, равномерность медленных перемещений, высокие точность и чувствительность позиционирования узлов, а также возможность работы без зазоров (с натягом); отсутствие переориентации узлов при реверсах; повышенная долговечность по точности; умеренные требования к смазке.

Недостатки: высокая стоимость вследствие больших требований к точности; большие габаритные размеры; пониженное демпфирование; чувствительны к загрязнениям.

Комбинированные направляющие скольжения и качения, позволяющие использовать преимущества направляющих качения (малое трение, возможность работы без зазоров) и скольжения (повышенное демпфирование, меньшая стоимость), все больше распространяются в металлорежущих станках.

Конструкция

Классификация направляющих. По форме и конструкции тел качения: шариковые (рис. 1, б, л, м); роликовые (рис. 1, а, в, г, е, з, и, к); игольчатые (рис. 1, ж); роликовые на осях (рис. 2, а, б).

По геометрической форме направляющих: призматические (рис. 1, а — л); цилиндрические (рис. 1, о).

По способу создания натяга: без предварительного натяга — незамкнутые (рис. 1, а — в); с частичным предварительным натягом (регулируемым в горизонтальном направлении) и натягом, осуществляемым весом узла, в вертикальном направлении (рис. 1, г — д); с предварительным натягом (рис. 1, е — о).

Направляющие качения без предварительного натяга значительно дешевле и проще в изготовлении, так как в ряде случаев могут быть выполнены чугунными и требования к их точности ниже. Направляющие качения с предварительным натягом выполняют закаленными; применяют при необходимости обеспечить высокую жесткость, восприятие больших опрокидывающих моментов. С увеличением натяга жесткость направляющих сначала резко возрастает, затем меняется мало; сила трения, наоборот, до некоторой величины натяга меняется мало, а затем резко возрастает. Оптимальная величина натяга (по нормали к граням направляющих) при хорошем качестве изготовления — 5—6 мкм; минимальный натяг 2—3 мкм. Максимальный натяг, допустимый по условиям прочности поверхностных слоев, HRC 60,— 10—25 мкм (в зависимости от диаметра тел качения).

В зависимости от соотношения между длинами направляющих первого (L) и второго (L2) узлов существуют три схемы построения направляющих качения (рис. 3).

Основные типы направляющих. Шариковые направляющие. Рабочие элементы имеют плоскую (см. рис. 1, б) и призматическую формы (см. рис. 1, б, л), либо цилиндрическую форму (см. рис. 1, о). Призматическая форма реализуется также цилиндрическими прутками (см. рис. 1, м). Цилиндрические направляющие (см. рис. 1, о) состоят из вала, втулки и шариков - так называемые шариковые втулки. Шариковые направляющие применяют при малых нагрузках; они имеют ограниченную нагрузочную способность, относительно низкую жесткость; выполняют их стальными закаленными.

Роликовые направляющие. Несущая способность в 20—30 раз больше, чем шариковых (с плоскими гранями) при тех же габаритных размерах; жесткость в 2,5—3,5 раза выше. Отношение длины к диаметру роликов для стальных закаленных направляющих обычно 1,5—2. В зависимости от формы поперечного сечения различают следующие основные виды роликовых направляющих: - треугольная и плоская — наиболее распространенные, имеют меньшую стоимость и жесткость (см. рис. 1, а);
прямоугольные — простые в изготовлении имеют высокую жесткость в плоскости направляющих; выполняют их с натягом в горизонтальном (см. рис. 1. г) или в двух направлениях (см. рис. 11, е);
трапециевидные — очень сложные в изготовлении, имеют высокую жесткость и удобную регулировку натяга (см. рис. 1. ж). При угле наклона граней 30° (вместо 55°) удобнее в изготовлении, но имеют меньшую жесткость в плоскости перемещения (см. рис. l. з);
треугольные замкнутые — применяют с роликами с параллельными осями (см. рис. 1. н), с перекрещивающимися осями (см. рис. 1, к), а также с крестовой роликовой цепью (рис. 4). Недостаток первых — в несколько раз меньший диаметр роликов при тех же габаритных размерах, что приводит к повышенному трению и проскальзыванию роликов. В роликовой цепи оси соседних роликов расположены под углом 90° диаметр роликов немного больше длины; направляющие компактны.

Игольчатые направляющие применяют при стесненных габаритных размерах по высоте и средних нагрузках. Днамегр роликов обычно 2—6 мм.

Направляющие в виде роликов на осях выполняют для возможности регулировки с эксцентриковыми осями (см. рис. 2, б); используют при малых нагрузках, больших ходах и нестесненных габаритных размерах.

Направляющие с роликовыми и шариковыми о п о р а м и с циркуляцией тел качения по замкнутой траектории. Роликовая опора серии Р88 состоит из корпуса 1 (рис. 5), вокруг которого обкатываются ролики 2, и двух обойм 3, служащих для направления роликов; обоймы базируются своими пазами на корпусе и закреплены на нем винтами 4 и штифтами 5. Выступы обойм охватывают цапфы роликов, удерживая их от выпадания. Базирование роликов по торцам ограничивает перекос роликов, способствуя равномерному движению узлов. Опоры крепят к привалочным плоскостям узлов винтами 6 и штифтами 7. Опоры обеспечивают практически неограниченную длину хода узлов, возможность лучшей защиты направляющих от загрязнения. Роликовые опоры, работающие с натягом со стальными направляющими, имеют высокие нагрузочную способность и жесткость; уступают направляющим качении с сепараторами по равномерности перемещения узлов; очень компактны, располагаются обычно но две на каждой направляющей (по концам).

Технические требовании. Допустимые отклонения от прямолинейности и извернутость направляющих с натягом из условий обеспечения малого трения не должны превышав 8 — 10 мкм. Разноразмерность роликов (шариков), используемых на одной направляющей, не более 2 мкм, а в станках высокой точности — 1 мкм; конусность роликов не более 0,5—1,0 мкм.

Шероховатость поверхности направляющих существенно влияет на их работоспособность. С уменьшением шероховатости повышается жесткость и износостойкость направляющих, уменьшается трение. При глубине шабрения 15—20 мкм жесткость в 2,5 раза ниже, а потери на трение в 2 раза выше, чем при глубине 10 мкм, и в 3 раза выше, чем при глубине 5 мкм. Требования к шероховатости направляющих приведены в ГОСТ 7599—73.

 

Методика изучения надежности металлорежущих станков в эксплуатации. М., ЭНИМС, 1969. 187 с. Авт.: А. С. Лапидус, Л. В. Марголнн, В. Т. Портман, Р. М. Пратусевнч. Направляющие скольжения. — В кн.: Детали и механизмы металлорежущих станков. Т. 1. Под ред. Д. Н. Решетова. М., «Машиностроение», с. 88—343. Авт.: А. С. Лапидус, Г. А. Левит, Б. Г. Лурье, 3. М. Левина. Портман В. Т., Лапидус А. С., Александер В. Р. Повышение долговечности направляющих скольжения металлорежущих станков. М., ЭНИМС, 1971. 51 с. Портман В. Т., Лапидус А. С. и Решетов Д. Н. Оптимизация формы направляющих скольжения металлорежущих станков из условий сохранения точности. — «Станки и инструмент», 1974, № 5, с. 9-12. Проников. Л. С. Износ и долговечность станков. М., Машгиз, 1957. 274 с. Пут В. Э. Малые перемещения в станках. М., Машгиз, 1961. 122 с. Антискачковые масла для направляющих скольжения металлорежущих станков. Рекомендации. М., ЭНИМС, 1977. с. 24. Авт.: В. Т. Портман, А. С. Лапидус, Б. Н. Чижов, В. Р. Александер.

 

Сайт создан в 2012 г. © Все права на материалы сайта принадлежат его автору!
Копирование любых материалов сайта возможно только с разрешения автора и при указании ссылки на первоисточник.
Яндекс.Метрика