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

ния систем автоматического регулирования, в которых осуществляется управление регулятором расхода по сигналу датчика, фиксирующего отклонение движения подвижного узла от идеальной прямой.

Своеобразной автоматической системой с регулятором являются гидростатические опоры с внутренним дросселированием (рис. 17.17, б). В качестве дросселя используют участок щели в виде кольца, причем дроссели располагают на противоположной направляющей. Жесткость и грузоподъемная сила таких опор в 1,5-2 раза больше жесткости обычных гидростатических опор с внешним дросселем постоянного сопротивления.

Демпфирование колебаний в гидростатических направляющих значительно выше, чем в направляющих других типов, и характеризуется силой сопротивления, возникающей при сближении поверхностей с некоторой постоянной скоростью. Для прямоугольных направляющих с карманом демпфирующая сила

-(B -fc3)-f-,

(17.41)

а для плоской кольцевой опоры с центральной камерой

(17.42)

где /г-начальная (средняя) величина зазора; г, /-j - соответственно наружный и внутренний радиусы кольцевой опоры.

Гидростатические направляющие чувствительны к деформациям и погрешностям изготовления и монтажа, суммарная величина которых для сопряженных деталей не должна превышать примерно одной трети минимальной расчетной толщины щели. Положительным свойством гидростатических опор является способность их в значительной мере усреднять исходные геометрические погрешности сопряженных пйверхностей.

Разделения трущихся поверхностей в аэростатических направляющих добиваются подачей в карманы воздуха под давлением. В результате между сопряженными поверхностями направляющих образуется воздушная подушка. По конструкции аэростатические направляющие напоминают гидростатические. Рабочую поверхность делят на несколько секций, в которых располагаются карманы. Подвод и распределение воздуха к каждой секции независимые. Для устранения опасности потери устойчивости и возбуждения интенсивных колебаний по принципу пневмомолотка карманы и распределительные канавки делают треугольного профиля и небольшими по объему (рис. 17.18). Аэростатические направляющие работают устойчиво, когда объем воздуха в канавке в 4-5 раз меньше объема воздуха в щели. Исходя из этого, глубина канавки

t У 0,7Bh,

где В -ширина опоры, мм; h -толщина щели, обычно h - 0,01-i--f-0,05 мм.

Микроканавки замкнутого профиля, аналогичные канавкам гидростатических опор (см. рис. 17.16), применяют при значительной ширине направляющих. Воздух подводят к центру канавки через дросселирующее отверстие (d = 0,2ч-0,8 мм) под избыточным давлением 0,2-0,4 МПа.

Подъемная сила опоры с одной канавкой

Р = 9,8В р {k).

(17.43)

мм; /р {k) - коэффициент, зависящий от


где / - длина канавки, характеристики опоры,

/г =17,3. (17.44)

Коэффициент /р {Щ при расчете грузоподъемности можно определить по эмпирической формуле

°> (17-45)

где Рн -давление воздуха в канавке, МПа.

По условию устойчивости характеристику опоры следует брать в интервале 0,3 < Л < 2.

Жесткость незамкнутых аэростатических направляющих можно оценить по приближенной формуле

/ = 0,5-р , (17.46)

где - подводимое давление воздуха, МПа.

Недостатки аэростатических опор и направляющих, по сравнению с гидростатическими, заключаются в малой нагрузочной способности, невысоком демпфировании колебаний, так как вязкость воздуха на четыре порядка меньше вязкости масла, низкими динамическими характеристиками, склонностью к отказам из-за засорения магистралей и рабочего зазора. Динамические характеристики можно улучшить, применяя аэростатические направляющие закрытого типа, а поднять нагрузочную способность за счет автономной системы питания от отдельного компрессора.

Преимущества аэростатических направляющих состоят в том, что они прн движении обеспечивают низкий коэффициент трения, а при отключении подачи воздуха очень быстро создается контакт поверхностей с большим трением, обеспечивающим достаточную жесткость фиксации узла стайка в заданной позиции. Отпадает необходимость в фиксирующих устройствах, в которых нуждаются гидростатические направляющие.

Рис, 17.18. Аэростатическая опора



Все это определяет целесообразную область применения аэростатических напразляющих. Их используют в прецизионных станках, в которых малы силы резания и необходимо точное позиционирование.

§7. НАПРАВЛЯЮЩИЕ КАЧЕНИЯ

Направляющие качения имеют хорошие характеристики трения, равномерность и плавность движения при малых скоростях, точность установочных перемещений и длительно сохраняют точность; в них малое тепловыделение, их просто смазывать, Недостатками направляющих качения по сравнению с направляющими скольжения являются высокая стоимость, трудоемкость изготовления, пониженное демпфирование, повышенная чувствительность к загрязнениям.


Рис. 17.19. Основные схемы на-нравляющих качения:

/ а - на роликах с закрепленными осями: б - с потоком тел качения; 8 - с возвратомн тел качения

Трение качения в направляющих может создаваться при свободном прокатывании шариков или роликов между движущимися поверхностями, либо применением тел качения с фиксированными осями (рис. 17.19). Наибольшее распространение в металлорежущих станках имеют направляющие со свободным прокатыванием тел качения (рис. 17.19, б, в), так как есть возможность разместить большее число тел качения в зоне контакта и обеспечить необходимые жесткость и точность движения. Конструкции без возврата тел качения (рис. 17.19, б) применяют для малых ходов (до 1 м), поскольку тела качения в 2 раза отстают от подвижного узла. Для равномерного размещения на направляющей тел качения служит сепаратор. При большой длине хода используют направляющие с циркуляцией шариков или роликов, которые свободно возвращаются на рабочую дорожку по каналу возврата (рис. 17.19, е).

Материал и конструктивные формы направляющих качения сходны с направляющими скольжения. Однако для направляющих качения необходимы твердые и однородные рабочие поверхности. Чугун применяют сравнительно редко лишь при небольших нагрузках. В основном используют стальные закаленные направляющие. 352

Число тел качения г в одном ряду на направляющей не должно быть меньше 12-16, так как с их уменьшением снижается точность движения. Вместе с тем для загрузки всех или почти всех тел качения внешней силой необходимо соблюдать условия

Z < ( 4;

Z <

Р/9,5/1,

где q -нагрузка на единицу длины ролика, Н/мм; Р -нагрузка на один шарик, Н; d - диаметр шарика, мм.

Чрезмерное увеличение количества тел качения приводит к тому, что все большее их число оказывается ненагруженным полностью или частично. При выборе диаметра детали типа тела качения нужно учитывать, что с уменьшением диаметра возрастают силы трения, а с увеличением диаметра увеличиваются размеры направляющих. Жесткость шариковых направляющих возрастает с увеличением диаметра шариков, а жесткость роликовых направляющих почти не зависит от диаметра роликов. В станкостроении используют короткие ролики диаметром 5-12 мм и длинные диаметром 5-20 мм.

Предварительный натяг в направляющих качения устраняет вредное влияние зазоров и обеспечивает повышение жесткости направляющих в 2-3 раза. Предварительный натяг может быть получен за счет массы узла и внешней нагрузки. Недостаток этого способа - невозможность выбора оптимальной величины натяга и его регулирования.

В замкнутых направляющих предварительный натяг создают двумя способами: пригонкой размеров или регулировочными устройствами. Первый из них прост конструктивно и обеспечивает высокую жесткость, однако натяг невозможно регулировать в процессе эксплуатации и необходимо выдерживать размеры с большой точностью, так как максимальные величины натяга для шариковых направляющих не должны превышать 7-10 мкм, а для роликовых - 10-15 мкм. Рекомендуемые величины натяга обычно составляют 5-6 мкм.

Второй способ лишен этого недостатка, но сложнее конструктивно. Натяг создается либо пружинами, либо за счет регулировочных элементов, которые смещают подвижную деталь. При этом желательно, чтобы на эти устройства во избежание снижения жесткости не действовала основная нагрузка.

Направляющие с циркуляцией тел качения выполняют в основном без сепаратора, со сплошным потоком шариков или роликов. Иногда встречаются конструкции с циркуляцией тел качения, в которых используют сепараторы в виде гибкой цепи. Циркуляция тел качения осуществляется также в опорах (шариковых или роликовых), представляющих собой отдельные самостоятельные элементы. Это своего рода подшипники качения прямолинейного движения. На рис. 17.20 представлена конструкция роликовой опоры Р88, размеры которой определены стандартом станкостроения (табл. 17.3). Эти опоры бывают нормальной Р88, узкой Р88У и широкой Р88Ш серий.

12 п/р В. Э. Пуи



17.3. Размеры роликовых опор и допускаемая нагрузка

Типоразмер

Допускаемая

Размеры, мм

Крепеж-

опоры

нагрузка, Н

ные вннты

Р88-101 Р88-102 Р88-103

25 ООО

49 500 105 ООО

75 95 135

42 52

22 32 39

16 24 29

34 42

44 52 80

6 8 10

14 20 25

М4 М5 Мб

Р88У-101 Р88У-102 Р88У-103

17 000 43 ООО 85 000

75 105 140

25,6 38,3 51

18,7

12,7

20,6

25,4

6 8 10

8,4 12,5 18,5

М4 М5

Р88Ш-101 Р88Ш-102 Р88Ш-103

33 000 68 000 170 000

75 105 140

33,7 46,3 58,5

18,7

12,7

28,5 39,2 48,5

25,4

38 51

6 8 10

165 20,5 26

МЗ М4 М5

Роликовая опора состоит из направляющей 1, вокруг которой обкатываются ролики 2. Выпадению и боковым смещениям роликов препятствуют обоймы 3, шпонки и пружины. К монтажной поверхности подвижных узлов станка опоры крепят винтами и штифтуюг.


1 Z J

Рис. 17.20. Роликовая опора с циркуляцией тел качения:

/ - направляющая; 2 - ролики; 3 - обойма

Расчет направляющих качения предусматривает проверку на предельно допустимую нагрузку по прочности поверхностного слоя и отсутствие пластических деформаций в зоне контакта, определение упругих перемещений и уточнение величины предварительного натяга.

Предельные нагрузки по контактным напряжениям стальных и чугунных направляющих подсчитывают на основе формулы Герца-Беляева, которая преобразуется к простейшему виду; 354

для роликовых направляющих

Р = Ш; для шариковых направляющих

Р = КсР.

где d - диаметр шарика или ролика, см; Ь - ширина ролика, см; К -условное напряжение, Н/см (табл. 17.4).

Фактическую нагрузку на наиболее нагруженный шарик или ролик определяют методом, применяемым при расчете направляющих скольжения; при этом тела качения условно заменяют сплошным упругим основанием, для которого определяют максимальное давление п . Нагрузка на шарик

* 17.4. Условные вапряжения

ИЛИ ролик для направляющих качения

Р = ЬРтах,

где b -условная ширина направляющей (ширина ролика или диаметр шарика); / - шаг между осями рабочих тел качения.

Жесткость направляющих качения для условия идеального изготовления

б = Ср<?; б = сР, (17.47)

Где Ср, Сш - коэффициенты контактной податливости соответственно для роликовых (мкм-см/Н) и шариковых (мкм/Н) направляющих.

Зависимости (17-47) справедливы при наличии предварительного натяга (предварительной нагрузки) и при действии перекашивающих моментов.

Динамические характеристики направляющих качения несколько хуже, чем направляющих скольжения. Небольшое демпфирование обусловлено малой площадью контакта.

Трение в направляющих качения практически не зависит от скорости движения узла и складывается из двух составляющих, одна из которых постоянна, а вторая пропорциональна нормальной нагрузке. Сила трения на одной грани направляющих

Тела качения

К. Н/сн

Для стальных

закаленных направляющих (HRC 60... 62)

Для чугунных направляющих (205 НВ)

Шарики Ролики: короткие длинные

200 150

20 15

(17.48)

где То = 4-5 Н - постоянная составляющая силы трения; - коэффициент трения качения, = 0,001 см для направляющих из стали и / = 0,0025 см для направляющих из чугуна; г - радиус тел качения, см; Р - суммарная сила, действующая на рабочую грань направляющей.



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