Разделы сайта

Читаемое

Обновления Sep-2017

Промышленность Ижоры -->  Станки механосборочного производства 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 [ 58 ] 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

Когда форма одной из направляющих треугольная, ее заменяют призматической направляющей плоской формы с приведенной шириной

е = а cos а -f b cos р, (17.23)

где а, р - углы наклона рабочих граней треугольной направляющей.

Последними в расчете определяют максимальные давления на рабочих гранях направляющих по формуле, связывающей давления с равнодействующей и координатой ее приложения:

(17.24)

Если в формуле (17.24) = О, то распределение давлений вдоль направляющей равномерное; при О < < L/6 получается трапецеидальный закон распределения давлений, а при ха - LIQ - треугольный. Если А- > L/6, это свидетельствует о том, что давления приложены не по всей длине направляющей, и в работу может вступить нижняя планка, препятствующая отрыву подвижного узла.

Рекомендуемые максимальные давления на направляющих при малых скоростях равны 2,5-3,0 МПа; при больших скоростях - не более 1,0-1,2 МПа. Средние давления должны быть вдвое меньше максимальных. В прецизионных и тяжелых станках средние давления не превышают 0,1-0,2 МПа.

Расчет контактных перемещений в направляющих смешанного трения определяют на основе допущения о том, что они прямо пропорциональны давлениям:

А = ср,

где с - коэффициент контактной податливости, который устанавливают экспериментально; ориентировочно принимают с - - 10 mkm-mmVH.

Контактные деформации необходимо привести к точке приложения сил резания и учитывать по тем направлениям, которые влияют на точность обработки. Так, в рассматриваемом примере (см. рис. 17.13) смещение инструмента относительно детали в направлении Y-Y образуется за счет поперечного и углового перемещений подвижного узла:

Н.

(17.25)

Контактные перемещения на направляющих входят составной частью в общее упругое перемещение всей несущей системы и определяют точность обработки.

Жидкостную смазку между направляющими можно обеспечить либо за счет гидродинамического эффекта, либо подачей смазочного материала между трущимися поверхностями под давлением. Достоинство жидкостной смазки в том, что отсутствует изнашивание направляющих, обеспечиваются высокие демпфирующие свойства и плавность движения.

Гидродинамические направляющие отличаются простотой конструкции, хорошо работают лишь при достаточно больших скоростях скольжения, которым соответствуют скорости главного движения (в продольно-строгальных, карусельных станках). Гидродинамический эффект, т. е. эффект всплывания подвижного узла, создается пологими клиновыми скосами между смазочными канавками, выполненными на рабочей поверхности направляющих (рис. 17.14). В образованные таким образом сужающиеся зазоры при движении затягивается смазочный материал, и обеспечивается разделение трущихся поверхностей слоем жидкости. При малой ширине направ-

1 п

1 11

1 1!

! t


Рис. 17.J4. Гидродинамические направляющие:

/ - прямолинейного движения; 2 - кругового движения; 3, 4 - соответственно эпюры давлений при прямом и обратном ходе

ляющей по Сравнению с ее длиной критическая скорость скольжения, м/с, после которой наступает жидкостная смазка,

(17.26)

где Р - общая нагрузка на направляющую, Н; /imin - минимальная толщина смазочного слоя, в зависимости от длины направляющей Лтш = 0,06-f-0,l мм; р. - динамическая вязкость, мПа-с; L, В - длина и ширина направляющей, мм.

Для различных скоростей скольжения и нагрузки существуют свои оптимальные геоме*рические параметры клинового скоса.

Серьезным недостатком гидродинамических направляющих является нарушение жидкостной смазки в периоды разгона и торможения подвижного узла.

Гидростатические направляющие более широко распространены в металлорежущих станках. Они обеспечивают жидкостную смазку при любых скоростях скольжения, а значит, и равномерность, и высокую чувствительность точных исполнительных движений. Недостатком гидростатических направляющих является сложность си-



стемы смазывания и необходимость специальных устройств для фиксации перемещаемого узла в заданной позиции.

Гидростатические направляющие (рис. 17.15) имеют карманы, в которые под давлением подается масло. Вытекая наружу через


Рис. 17.15. Схемы гидростатических направляющих:

а, б - открытых; в, г - замкнутых

-;-]

,---Л.--

j -т- -

L

зазор h, оно создает масляную подушку по всей площади контакта. Целесообразная форма карманов для гидростатических направляющих показана на рис. 17.16. Их геометрические размеры задают на основе ориентировочных зависимостей а = = 0,5ai; oi = 0,1В; = 2ai.

По характеру восприятия нагрузки гидростатические направляющие делятся на открытые и замкнутые. Открытые направляющие предназначены для восприятия прижимающих нагрузок, а замкнутые (закрытые) могут воспринимать, кроме того, и значительные опрокидывающие моменты. Гидростатические направляющие различаются также системой регулирования толщины масляного слоя. Наиболее просты и надежны системы с дросселями перед каждым карманом (см. рис. 17.15, б, г). Однако, если направляющие незамкнутые, то они могут обеспечить необходимую жесткость масляного слоя лишь при большой массе подвижного узла. Повысить жесткость масляного слоя можно путем использования для каждого кармана


Рис. 17.16. Формы карманов гидростатических направляющих

отдельного насоса постоянного расхода (или систему с одним насосом и делителем расхода) (см. рис. 17.15, а, б). Такие системы применяют в тяжелых станках (карусельных, продольно-фрезерных и др.). Наилучшими с точки зрения жесткости и постоянства толщины масляного слоя являются гидростатические направляющие с системой автоматического регулирования. Основу таких систем составляют дроссели, сопротивление которых автоматически изменяется либо в зависимости от толщины масляного слоя, либо от давления в масляном кармане.

Грузоподъемная сила, Н, незамкнутой гидростатической опоры с питанием по схеме насос-карман

РМ, (17.27)

где Q - расход смазочного материала, протекающего через зазор, который является постоянным для этого типа опор, cmVc; \i - динамическая вязкость, для минеральных масел ц = 1-100 мПа-с; h - величина зазора, см; F - площадь опоры, см (отдельной опорой будем считать участок F - LB, см. рис. 17.16); ср, Cg -коэффициенты, зависящие от геометрических параметров опоры и кармана, для симметричной прямоугольной опоры

Ср =

{2LB + tB + 2lb-\-Lb);

с 0 51 10- {B-b){L-l)

(17.28) (17.29)

где L, В - соответственно длина и ширина опоры; 1, b - длина и ширина кармана.

Жесткость гидростатической опоры с постоянным расходом

I dh

(17.30)

где знак минус означает, что с увеличением нагрузки зазор уменьшается.

У незамкнутой гидростатической опоры с питанием от общего насоса через дроссель к каждому карману (см. рис. 17.15, б) расход жидкости через дроссель и щель равен

Рк Рн-Pv

(17.31)

где рн - соответственно давление в кармане и давление насоса, мПа; R, 7?др - соответственно сопротивление щели и дросселя.

Для гидростатических направляющих применяют в основном дроссели типа канала, в которых сопротивление потоку создается за счет трения жидкости о стенки. Такие дроссели меньше засоряются, так как позволяют увеличить проходное сечение канала, а необходимое сопротивление можно обеспечить за счет его длины, причем компактность дросселя достигается винтовой формой канала.



Для дросселей трения с круглым отверстием

7? р= 6,9.10-V, (17.32)

а сопротивление щели гидростатической опоры

R = -Cg, (17.33)

где /о, do - соответственно длина и диаметр отверстия дросселя, см.

Подставив в уравнение (17.31) выражения (17.32) и (17.33), можно получить формулу для определения толщины масляного слоя

h = Q,9.10-%J± j/- =6,9.10-% А V, {\7.34)

где tn = pjpa - характеристика дросселя, О < т < I.

Жесткость гидростатической опоры с дроссельной системой питания

а при оптимальной характеристике дросселя гпоат = 2/3

;шах = -3(1 - т)-.

Из формул (17.34) и (17.35) видно, что применение дросселей трения обеспечивает независимость толщины масляного слоя h и жесткости / от вязкости масла л. Это является достоинством дроссельных гидростатических опор, поскольку вязкость масла существенно изменяется из-за нагрева станка при. работе.

Грузоподъемная сила, И, замкнутой гидростатической опоры с системой питания насос-карман (см. рис. 17.15, б)

Р= 10-рРс,Ср{г, k), (17.36)

а жесткость этой опоры

(17.37)

где ho - первоначальная величина рабочего зазора; Ср (г, к) и Cj (г, к) - коэффициенты, определяемые в зависимости от относительного смещения е = (hg -hlho и различия в противоположных

опорах =(индекс 1 - для основной опоры,

1 й 01 02

а индекс 2 -для замыкающей); обычно О < /г < I, а при к = Q опора превращается в незамкнутую.

Коэффициенты Ср (е, к) и Cj (е, к) определяют по выражениям

Ср (Б, Л) - р)а (1 - е)з (б> ) = (1 е)4 + (1 -f е)*

(17.38)

Замкнутая гидростатическая опора с дроссельным регулированием (рис. 17.15, г) обладает грузоподъемной силой и жесткостью, определяемыми по выражениям (17.36) и (17.37), в которых коэффициенты Ср (е, к) и Cj (е, к) определяют по следующим зависимостям:

Ср (е, к) = gj3 1

(1 -f е)з + 1

(17.39)

Повысить жесткость незамкнутых гидростатических опор можно применяя регуляторы толщины масляного слоя. Примером регуля-

Оснодпая направляющая



Б-Б V А

Лапеанатмьная НйРрШяющая

Рис. 17.17. Гидростатические опоры:

а - с регулятором расхода; б - с внутренним дросселированием

rfte 1-1

тора, использующего обратную связь по давлению, может служить мембранный регулятор (рис. 17.17, а), принцип действия которого заключается в том, что его сопротивление, зависящее от величины зазора Я, изменяется в соответствии с толщиной щели h при равен-ctBe расходов. Толщина масляного слоя гидростатической опоры с таким регулятором

где Но - начальный зазор в регуляторе (при /? = 0), см; с - коэффициент податливости мембраны с пружиной, mm-cmVH.

Подбором жесткости регулятора (используя коэффициенты

Яп и с --\ можно изменить жесткостную характеристику

Cgi о /

опоры. Регуляторы мембранного типа улучшают характеристики незамкнутых гидростатических опор при сравнительно небольшом диапазоне изменения внешней нагрузки (примерно до 5 раз), обеспечивая почти постоянное значение толщины смазочного слоя. Расширить диапазон внешних нагрузок во много раз можно путем созда-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 [ 58 ] 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

© 2003 - 2017 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка