1427 / MU_po_KP

Для регулировки зазоров в направляющих разработаны три основных способа (рис. 6.3.4): а) регулировочными клиньями, б) планками, с последующим их регулированием и закреплением; в) регулировочными планками без последующего закрепления.

Наибольшей жёсткостью обладают конструкции, в которых регулировка производится планками с последующим закреплением. Наименьшей жёсткостью из приведенных конструкций обладает способ по рис. 6.3.4, в.

Для направляющих, к жёсткости которых предъявляются повышенные требования, регулирование по данному способу недопустимо.

Увеличением числа регулировочных винтов можно значительно повысить жесткость соединения, однако равномерного распределения давлений и упругих деформаций при реальных соотношениях размеров достичь удаётся далеко не всегда.

Рис. 6.3.4. Регулировочные элементы направляющих.

При регулировании направляющих с помощью клина, его следует размещать с менее нагруженной стороны направляющих, т.к. при действии нагрузки на «клиновую» сторону жёсткость оказывается в 1,5 раза ниже, чем при действии нагрузки на прямоугольную сторону.

71

Рис. 6.3.7. Конструкции направляющих ползуна для кривошипных прессов открытого типа: а) треугольные открытые; б ) треугольные закрытые простые; в ) то же, но двойные, г ) трапецеидальные направляющие

Направляющие на одной из трущихся поверхностей должны иметь пологие клинообразные скосы, примыкающие к смазочным канавкам.Скосы обеспечивают образование гидродинамического давления в масляном слое. Для направляющих, работающих при значительных скоростях, скосы совершенно необходимы. Угол скоса выбирают от 1:1000 до 1:2000. У направляющих с реверсивным движением скосы делаютдвусторонними. У направляющих,всегда работающих при малых скоростях, скосы обычно не делают.

Смазку ко всем ответственным направляющим подводят под давлением. Возможно применение гидростатических направляющих, аналогичных гидростатическим подшипникам. При медленных перемещениях салазок для предотвращения скачков следует применять масла с присадками на основе дисульфита молибдена.

Для надежной работы направляющих большое значение имеетзащита их от попадания ныли, стружки, абразива. Хорошие защитные устройства могут иногда снизить темп изнашивания в десятки раз.

В качестве защитных устройств применяют простые щитки, телескопические щитки, меха гармонии, перематываемые ленты.Применяют также контактные уплотнения, удаляющие загрязняющие частицы, попавшие на направляющие. Эти уплотнения выполняют в виде скребков из маслостойкой резины или из латуни в сочетании с войлоком.

Направляющие, работающие в условиях малых скоростей скольжения, условно рассчитывают по допустимому давлению (контактному напряжению).

Реакции на отдельных гранях направляющих определяют по условиям статики или дополнительно по условиям совместности перемещений. При значительной податливости контактирующих деталей (салазок или ползунов) по сравнению с контактной податливостью направляющих расчет ведут, рассматривая перемещаемые детали как балки на упругом основании.

Расчет направляющих, работающих при значительных скоростях скольжения, производят исходя из того, чтобы обеспечить жидкостное трение.

В направляющих ползунов поршневых машин (материалы баббит по стали или чугуну) средние по длине допускаемые давления до 1,0…1,2 МПа. В направляющих металлорежущих станков средних размеров (материалы чугун по чугуну) при малых скоростях (скоростях подачи) максимальные по длине давления равны 2,5…3,0 МПа, при значительных скоростях (скоростях главного движения) до 0,8 МПа. Средние по длине давления примерно в 2 раза меньше максимальных. В направляющих тяжелых станков давления примерно в 2 раза меньше, чем в средних.

Для обеспечения точных равномерных медленных перемещений в прецизионных станках и машинах применяют гидростатические направляющие. Принцип их работы заключается в том, что на поверхность направляющих по-

75

дается масло под давлением, которое разделяет поверхности и снижает сопротивление движению до ничтожных величин.

6.4.Плоские направляющие качения

Внаправляющих качения предусматривают планки с дорожками, заполняемыми телами качения: шариками, роликами или иглами. При перемещениях деталей по этим направляющим телакачения катятся по дорожкам. Тела качения выбирают из применяемых в подшипниках качения.

Основными достоинствами направляющих качения являются малые силы сопротивления движению (меньшие до 20 раз, чем в направляющих скольжения), малая их зависимость от скорости перемещения и незначительная разница между силами трения покоя и движения. В связи с этим на направляющих качения могут быть достигнуты как быстрые, так и весьма медленные равномерные перемещения и установочные перемещения высокой точности. На направляющих скольжения такие медленные перемещения и точные подводы невозможны из-за скачков, т. е. колебаний, связанных с зависимостью сил трения от скорости.

Кнедостаткам направляющих качения относят большую сложность изготовления, чем направляющих скольжения, необходимость термической обработки дорожек качения до высокой твердости, повышенные требования к з а- щите от загрязнений.

Направляющие качения применяют в машинах, если необходимо: 1) уменьшить силы сопротивления движению для перемещения деталей вручную

идля перемещения тяжелых деталей; 2) медленно равномерно перемещать или точно устанавливать детали; 3) перемещать детали с высокой скоростью.

По форме тел качения направляющие разделяют на: 1) шариковые, применяемые при малых нагрузках; 2) роликовые, применяемые при значительных нагрузках; 3) игольчатые, применяемые при ограниченных по высоте габаритах и средних нагрузках, 4) роликовые на осях, применяемые при малых нагрузках, больших ходах и нестесненных габаритах (обычно в качестве вспомогательных).

По направлению воспринимаемых нагрузок направляющие разделяют на:

разомкнутые плоские и угловые (рис. 6.4.1, а–г); замкнутые в одной плоскости (рис. 6.4.1, д –ж); замкнутые в двух плоскостях (рис. 6.4.1, з –п); цилиндриче-

ские (рис. 6.4.1, р).

Несущая способность роликовых направляющих в 20…30 раз больше, чем шариковых (с плоскими гранями), имеющих те же габаритные размеры; жесткость больше в 2,5…3,5 раза. Отношение длины к диаметру роликов для стальных направляющих выбирают равным 1,5…2.

Материалы тел качения – хромистые шарикоподшипниковые стали типа ШХ15. Оптимальные материалы направляющих – закаленная до высокой твердости (HRC 58…63) сталь ШХ15, хромистые и другие легированные стали, цементированные на достаточную глубину. Иногда стальные закаленные план-

76

ки или стержни завальцовывают в материал направляющих. При малых нагрузках, а также в случае, когда имеются технологические трудности закалки направляющих, допустимо применять чугунные роликовые направляющие. Однако несущая способность их во много раз меньше, чем стальных закаленных.

Разноразмерность тел качения не должна превышать 1…2 мкм в зависимости от точности направления.

Непрямолинейность направляющих не должна быть выше 0,008…0,01 мм на 1 м.

Расчеты направляющих качения производят по формулам Герца. Наибольшее контактное напряжение в роликовых, направляющих

σH =0.418QEbr ≤[σH ],

вшариковых направляющих с плоскими рабочими гранями

σH = 0.338 .3QEr2 2 ≤[σH ],

где Q – сила на наиболее нагруженный ролик или шарик,; Е – приведенный модуль упругости материала,МПа*10-1.

Вслучае разных материалов тел качения и направляющих Е = 2Е1Е2 ;

Е1 + Е2

где r – радиус ролика или шарика; b – рабочая длина ролика.

77

6.5. Цилиндрические направляющие скольжения.

Широко применяются для перемещения механизмов как в тяжёлых куз- нечно-прессовых машинах и штампах так и в механизмах приборов. Цилиндрические направляющие лучше центрируют салазки и проще в изготовлении. Если салазки перемещаются по одной направляющей, а рабочая нагрузка приложена консольно, то они по всем параметрам выигрывают по сравнению с плоскими. При этом длина направляющей втулки должна быть как минимум в два раза больше диаметра самой направляющей во избежания заклинивания и края направляющей втулки необходимо сглаживать радиусами. При установке салазок на две направляющие сразу возникают технологические трудности по обеспечению отклонения межцентрового расстояния между направляющими и втулками салазок в пределах половины зазора в самом контакте втулки и направляющей. Зазор обычно принимается по посадкам H7/q6; H8/f7; H9/f9; H11/d9; H11/d11. Данная задача является далеко не простой, особенно когда применяют более двух направляющих (три-четыре), и расточку отверстий опорных плит крепления направляющих необходимо обязательно выполнять на станках с ЧПУ. При ограниченном парке станочного оборудования расточку опорных плит производят совместно, но сами направляющие должны иметь одинаковый посадочный диаметр на обоих концах. Следует также учитывать, что при изменениях температурного режима изменяется расстояние между направляющими и втулками салазок, а это при малых зазорах в контакте может привести к заклиниванию механизма.

Рис. 6.5.1 Направление по двум отверстиям

Если применение двух ведущих направляющих неизбежно, то следует всемерно облегчать изготовление. В конструкции с двумя направляющими штоками (рис. 6.5.1, а) необходимость выдерживать точное межцентровое расстояние между гнездами штоков в ведомой детали и направляющими отверстиями можно устранить, если предусмотреть в гнездах зазор е (рис. 6.5.1, б) и затягивать штоки в гнездах, предварительно центрируя их по направляющим отверстиям. Другой способ заключается в совместной обработке гнезд штоков и направляющих отверстий. В этом случае диаметры направляющих отверстий и гнезд должны быть одинаковыми (рис. 6.5.1, в). Однако требуется обработка штоков под разные посадки движения в направляющих отверстиях и с натягом в отверстиях гнезд.

80

В ряде случаев одну из втулок на салазках выполняют по посадкам, указанным выше, а вторую с регулируемым зазором, или же корпус втулки выполняют привёртным к салазкам и затягивают его после по фактической центровке после монтажа механизма.

Ограничительным фактором применения цилиндрических направляющих при горизонтальном перемещении механизма является их относительно низкая жёсткость, в том числе провисание от собственного веса. Если плоские направляющие, как правило являются элементом станины, или приворачиваются к станине, то цилиндрические имеют опоры только по краям и их жёсткость определяется моментом инерции собственного сечения и обратно пропорциональна расстоянию между опорами. Исходя из этого в тяжёлых машинах относительно длинные направляющие применяют в основном для вертикального перемещения механизмов. На рис. 6.5.2 показаны схемы колонных гидравлических прессов. Здесь несущие колонны одновременно являются направляющими подвижных поперечин, а верхняя поперечина является направляющей перемещения плунжеров.

При внецентренном приложении нагрузки Р (размер е) возникает перекос в направляющих колон и плунжеров. На рис. 6.5.2, а показано жёсткое соединение плунжера с подвижной поперечиной, не допускающее погрешностей при изготовлении, причём нужно иметь ввиду, что направляющих силовых колонн может быть не две, а четыре. На рис. 6.5.2, б и в - шарнирное соединение плунжера с подвижной поперечиной, допускающее незначительный перекос. На рис. 6.5.2, г – соединение плунжера и подвижной поперечины с помощью хвостовика. На рис. 6.5.2, д - подвижная поперечина с жёстким хвостовиком, направляемым в верхней поперечине. Все модификации, кроме схемы - а, имеют цель предотвращения заклинивания механизма при погрешностях изготовления машины, тем более что в схеме – д суммарное количество «направляющих» уже четыре или шесть.

Из анализа рис. 6.5.2 явно видно, что контактное давление по длине направляющих втулок распределяется неравномерно и рассчитывается через определение опорных реакций либо по закону треугольника, либо трапеции. Допускаемые давления зависят от материала втулок, шероховатости поверхности, скорости перемещения и твёрдости материала самих направляющих. Последние, как правило изготавливают из конструкционных и легированных сталей с поверхностной закалкой до твёрдости HRC 45…55. Неплохой результат даёт хромирование толщиной покрытия 0,1…0,15 мм при предварительной общей закалке НВ 260…290. Очень хороший результат получается при изготовлении направляющих из азотируемых сталей (типа 38ХМЮА) при общей закалке НВ 260-290, окончательной механической обработке и последующей поверхностной закалке в шахтной печи ионного азотирования до HRC 58…62. При вертикальном подвешивании направляющих процесс ионного азотирования даёт практически нулевые термические деформации и улучшает шероховатость поверхности на один класс. Шероховатость поверхности направляющих принимается 0,6…1,25 мкм, и втулок 0,8…1,6 мкм. Втулки для нагруженных

81