4.1.7. Направляющие качения

В направляющих качения предусматривают планки с дорожками, заполняемыми телами качения: шариками, роликами или иглами (см. рис. 4.1.9).

Рисунок 4.1.9

При перемещениях деталей по этим направляющим тела качения катятся по дорожкам. При перемещении деталей по направляющим качения со скоростью ν движение тел качения сводится к поступательному перемещению (вместе с сепара-

тором) со скоростью ν2 и к вращению вокруг собственной оси. Тела качения выбирают из применяемых тел 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,

иустановочные перемещения высокой точности.

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

Направляющие качения применяют, если необходимо:

1)уменьшить силы сопротивления движению для перемещения деталей вручную и для перемещения тяжелых деталей;

2)медленно и равномерно перемещать или точно устанавливать детали;

3)перемещать детали с высокой скоростью.

77

4.1.7.1 Виды направляющих качения По форме тел качения направляющие разделяют на:

–шариковые, применяемые при малых нагрузках;

–роликовые, применяемые при значительных нагрузках;

–игольчатые, применяемые при ограниченных по высоте габаритах и средних нагрузках;

–роликовые на осях, применяемые при малых нагрузках, больших ходах и нестесненных габаритах (обычно в качестве вспомогательных).

По направлению воспринимаемых нагрузок направляющие разделяют на

(см. рис. 4.1.10):

–разомкнутые плоские и угловые;

–замкнутые в одной плоскости;

–замкнутые в двух плоскостях;

–цилиндрические.

Несущая способность роликовых направляющих больше, чем шариковых (с плоскими гранями), имеющих те же габаритные размеры; их жесткость больше в 2,5-3,5 раза.

б)

а)

Рисунок 4.1.10 - Направляющие качения, примеры конструкций. Материалы тел качения - подшипниковые стали типа ШХ 15.

78

Оптимальные материалы направляющих – закаленные до высокой твердости (HRC 58-63) сталь ШХ15, хромистые и другие легированные стали, цементированные на достаточную глубину.

4.1.7.2 Расчет направляющих Расчеты направляющих качения производят по формулам Герца. Наибольшее

контактное напряжение в роликовых направляющих

σH = 0,418 Q E ≤[σH ] b r ,

вшариковых направляющих с плоскими рабочими гранями

σH = 0,388 3 Qr2E2 ≤[σH ],

где Q – сила на наиболее нагруженный ролик или шарик;

E – приведенный модуль упругости материала, МПа; r – радиус ролика или шарика мм;

b –длина ролика, мм.

Конструкцию и типоразмеры направляющих выбирают по справочной литературе. Используемый материал: У8А, ХВГ, 38ХМЮА, ШХ15( ШХ 15 – шарикоподшипниковая хромистая сталь).

Направляющие с игольчатыми телами качения дороже и используется при большой нагрузке.

Самый лучший вариант – направляющие закрытого типа (см. рис. 4.1.11):

Рисунок 4.1.11

79

Чем длиннее каретка направляющей, тем больше точность.

Необходим сепаратор, он обеспечивает равномерное расположение шариков друг относительно друга;

Формы направляющих планок, их размеры и размеры шариков стандартизованы. Конструктор выбирает самостоятельно длину направляющих качения (см. рис. 4.1.12).

Lход=4m - 4…5 мм

Рисунок 4.1.12

Так как ход 4m маленький, то для большего хода можно сделать каретку - те-

лежку (см. рис.4.1.13).

80

L

L1

Ролики

Рисунок 4.1.13

Lход =L – L1

Lход – ход каретки;

L – длина каретки;

L1 – расстояние между роликами вдоль оси.

Регулировка положения роликов происходит с помощью эксцентрика, и с помощью него выбирают зазоры (см. рис. 4.1.14).

Рисунок 4.1.14

Достоинства:

-высокая плавность;

-незначительное трение, малый износ;

-высокая долговечность. Недостатки:

-жёсткие требования к точности изготовления элементов;

-невысокая нагрузочная способность;

-значительные контактные напряжения, высокая стоимость изготовления.

81