направляющие-для-поступательного-перемещения

Направляющие для поступательного перемещения

70 руб.

Описание товара

Направляющие для поступательного перемещения

            Направляющие для поступательного перемещения агрегатов и узлов (столов, суппортов, кареток) являются основным конструктивным элементом любого технического объекта, обеспечивающим точное расположение его подвижных и неподвижных сборочных единиц, при этом направляющие должны обладать только одной степенью свободы, которая обеспечивает поступательное перемещение агрегата. Направляющие имеют две поверхности контакта, одна их которых выполнена на неподвижной корпусной детали (станине, раме) а втора, имеющая ответную форму, на подвижной детали, например базовой детали каретки или суппорта. Направляющие по виду трения между взаимодействующими поверхностями делятся на следующие типы: направляющие смешанного трения (скольжения), направляющие жидкостного трения, направляющие качения
Независимо от вида трения, по форме направляющие поверхности делятся на     плоские, призматические и цилиндрические, использование которых обычно определяется действующими на них нагрузками. Материал направляющих должен обладать хорошими антифрикционными свойствами и способностью обеспечить работу направляющих в условиях конкретных удельных давлений и скоростей движения в течении гарантийного срока эксплуатации объекта. Для обеспечения своего функционального назначения направляющие должны быть выполнены с определенными требованиями по точности, в том числе: плоскостностью, прямолинейностью, параллельностью и шераховатостью. Кроме того направляющие должны обладать хорошими демпфирующими свойствами и обеспечивать минимальный зазором в соединении, а в ряде случаев работать с некоторым натягом (направляющие качения).

Направляющие скольжения

              Основные типы направляющих скольжения столов технологического оборудования приводимых реечной передачей показаны на Рис 16.

Рис 1 Основные типы направляющих скольжения

             На Рис 1а показана конструкция прямоугольных направляющих, предусматривающая наличие на нижнем торце стола 1 открытого паза, выступы 5 которого охватывают ответные горизонтальные выступы 6 на верхней поверхности станины 2, а также прижимные планки 3, которые крепятся к нижней плоскости выступов 5 стола и планку 3 для регулировки зазора в направляющих. На Рис 1б показана конструкция плоских направляющих отличающаяся от рассмотренной ранее тем, что на нижнем торце стола 1 выполнен выступ 7, а на верхнем торце станины 2 открытый паз 8, а между вертикальной привалочной плоскостью выступа 7 и левой вертикальной стенкой паза 8 установлена планка 4 для регулировки зазора в направляющих. На Рис 1в показана конструкция совмещенных плоской и призматической направляющих, предусматривающая наличие у стола 1 призматического паза и базовой плоскости выполненных в открытом пазу стола 1 контактирующих с ответным призматическим выступом 4 и плоскостью 7 станины 2, при этом нижние плоскости выступов 4 и 6 станины два охвачены прижимными пластинами 3, которые крепятся к выступам 5 стола 1. На Рис 1г показана конструкция призматических направляющих, в которых в отличие от предыдущего примера в столе 1 выполнено два призматических паза, а в станине два призматических выступа 4. На Рис 1е показана конструкция направляющих типа «ласточкин хвост» предусматривающих наличие в станине 2 призматических выступов 4 с углом профиля при вершине равным 55 град, плоскости 7 и 8 которого контактируют с ответными плоскостями, выполненными на выступах 5 стола и торце открытого паза, при этом между плоскостью 8 одного из выступов 4 станины и ответной плоскостью выступа 5 станины установлена планка для регулировки зазора в направляющих. Этот тип направляющих хорошо воспринимает разнонаправленный опрокидывающих момент и боковые нагрузки, воздействующие на стол при его движении. Направляющие скольжения просты в изготовлении, особенно плоские направляющие, показанные на Рис 1а, б обладают большой нагрузочной способностью и жесткостью, а также способностью демпфировать возникающие в процессе движения колебания. Недостатками направляющих скольжения являются, повышенное трение и как следствие повышенный износ при работе на высоких скоростях, поэтому их используют только при перемещении стола с невысокой скоростью, а также скачкообразность движения стола при движении на ползучей скорости при разгоне и особенно при торможении, что не позволяет их использовать в приводах оборудования с ЧПУ.
Поскольку станина и перемещающийся по ее направляющим стол или каретка являются дорогостоящими деталями, определяющими срок службы оборудования до капитального ремонта, а их долговечность в значительной степени определяется износостойкостью направляющих, то к последним предъявляются достаточно жесткие требования по этому показателю и поэтому они изготавливаются из материалов, которые обладают удовлетворительными противозадирными свойствами и низким коэффициентом трения при работе в паре. Удовлетворительно работают в паре направляющие станины и стола, выполненные из стали и чугуна. Станины обычно изготавливают из СЧ20, СЧ25, СЧ30, а направляющие перемещаемой детали упрочняют до твердости 48…53 HRCэ путем закалки ТВЧ или газопламенным методом. Износостойкость направляющих станины выполненной из чугуна повышают методом нанесения покрытий, например хромированием, при этом наносят слой хрома толщиной 25…30 мкм, что обеспечивает твердость направляющей до 62…72 HRCэ. Для повышения износостойкости ответных поверхностей направляющих стола их выполняют с накладными направляющими имеющими плоскую или призматическую форму, при этом они изготавливаются из цементируемых и закаленных сталей 20 и 18ХГТ; высоко углеродистых хромистых закаленных сталей ШХ15, ШХ15СГ, ХВГ, 9ХС, 7ХГ2В, 8ХФ и азотированных сталей 38ХМЮА, 40ХФ, 30ХН2МАД.
Примеры конструктивного исполнения наиболее часто применяемых накладных направляющих приведены на Рис 2.

Рис 2 Примеры конструктивного исполнения накладных направляющих

         На Рис 2а показана конструкция накладной призматической направляющей 2, которая устанавливается на две взаимно перпендикулярные плоскости станины 1 и крепится винтом 3. Призматическая направляющая 2 конструкция которой показана на Рис 2б отличается от предыдущей тем, что имеет в отличии от нее призматический выступ, а не выборку. На Рис 2в показана конструкция плоской направляющей 2 с увеличенной толщиной и центрирующим выступом, который входит в ответный паз станины 1, при этом направляющая крепится на станине 1 винтом с потайной головкой 3 и гайкой 4. Плоская направляющая 2, конструкция которой показана на Рис 2г отличается от предыдущей тем, что в ней выполнен центрирующий паз, а не выступ, в который входит ответный выступ станины 1, при этом направляющая крепится на станине 1 болтом 3. На Рис 2д показана конструкция тонкой плоской направляющей 2, которая крепится к станине 1 винтами с потайной головкой 3, при этом она входит в паз станины, размер которого равен ширине направляющей 2. На Рис 2е показана конструкция плоской направляющей 2 увеличен-ной толщины, которая входит в паз станины 1, который выполнен с наклонной поверхностью и крепится посредствам винта 4 и прижимной планки 3 со скошенным торцем, который контактирует с наклонной поверхностью паза станины 1. На Рис 2ж показана конструкция плоской направляющей 2 с двумя наклонными боковыми поверхностями, которые взаимодействуют правая с ответной наклонной поверхностью станины 1, а левая с ответной наклонной поверхностью прижимной планки 3, имеющей П – образную форму и взаимодействующей с выступом станины 1, к которой она крепится винтом 4. На Рис 2и показана конструкция наклонно расположенных направляющих штанг 2 прямоугольного сечения, в которых выполнен паз, посредствам которого они взаимодействуют с выступом станины 1 и крепятся к ней посредствам болтов 3. Направляющие штанги расположены на станине таким образом, что образуют базовую плоскость А, с которой взаимодействует перемещающий по ним суппорт станка, а их боковые поверхности взаимодействуют с суппортом по размеру Б.

Рис. 3 Конструкция и способ крепления тонких направляющих пластин

            В ряде случаев плоские и призматические направляющие скольжения оснащаются различными тонкими планками из антифрикционного материала (аллюминиевого сплава ЦАМ, бронзы, наполненного фторопласта, текстолита, капролона). Пластины из сплава ЦАМ 10—5 (ГОСТ 21437—75) изготовляют литьем; их ширина равна ширине направляющих (длиной 400 и толщиной S = 8 – 10 мм). На обработанную поверхность станины 1 (паз глубина которого меньше толщины направляющей пластины на величину h = 1,0 – 1,5 мм) устанавливаются направляющие пластины 2, с предварительно профрезерованными смазочными канавками, просверленными отверстиями для подвода смазки и под установку крепежных деталей, приклеивают эпоксидным клеем, а затем дополнительно крепят латунными винтами 3, предохраняющими пластины от смещения, при этом сверление и нарезание резьбы в станине под установку винтов 3 выполняется «по месту» (см. Рис. 3а). Затянутые винты 3 контрятся путем заливки головки эпоксидной смолой. После застывания клея рабочую поверхность пластины шабрят. Аналогичным образом крепятся пластины из бронзы и текстолита, но пазы на поверхности станины под их установку не делаются (см. Рис 3б). При установке направляющих пластин 3 на призматические направляющие 2 между ними могут устанавливаться упорные вставки 4, которые крепятся винтами 6, пери этом сами пластины крепятся посредствам латунных винтов 5. Направляющие пластины из наполненного фторопласта, поставляемого в виде рулона, ленты, или пластины, также изготавливают фрезерованием, включая выполнение смазочных канавок и отверстий, после чего крепят, с помощью винтов, как показано на Рис 3а, б. Форма смазочных канавок выполняемых на рабочей поверхности направляющих пластин зависит от места их установки. На плоских направляющих, воспринимающих основную часть нагрузки при движении стола, смазочные канавки выполняют в виде параллельно расположенных пазов и подводящими отверстиями (см. Рис. 3в). На вертикальных и наклонных направляющих смазочные канавки выполняются в виде единого змеевидного паза с подводящими отверстиями, при этом го поперечные участки делаются с небольшим обратным уклоном для задержания масла (см. Рис. 3г). На узких направляющих пластинах смазочные канавки выполняются в виде ломаной линии с наклонными сторонами (см. Рис. 3д)

Рис 4 Система отверстий для подвода смазки выполненных в суппорте станка
с прямоугольными направляющими.

            Помимо смазочных канавок, выполняемых в направляющих пластинах, в теле станины или стола выполняется система отверстий для подвода смазки в смазочные канавки. На Рис 4 показана система отверстий для подвода смазки выполненных в суппорте станка с прямоугольными направляющими. Станина 1 с направляющими пластинами охватывается П – образным суппортом 2 и прижимными планками 3, закрепленными посредствам винтов 7, в который выполнена система маслоподводящих отверстий 8 и 9 соединенных между собою и заглушенных резьбовыми пробками 10. При этом в месте стыка смазочных отверстий в сопрягаемых деталях (суппорте 2 и прижимных планках 3) выполнены цековки, в которые установлены круглые уплотнительные кольца.

Рис 5 Конструкция устройства для регулировки направляющих призматических по-средствам поперечных клиновых вставок.

             Важным условием точной и долговечной работы направляющих скольжения является зазор между их рабочими поверхностями, величина которого в зависимости от функционального назначения перемещаемого агрегата может колебаться от 0,1 – 0,2 мм до 0,05 – 0,01 мм. Поэтому в ряде случаев направляющие могут оснащаться устройствами для регулировки зазора. На Рис 5 показана конструкция устройства для регулировки зазора в призматических направляющих посредствам поперечных клиновых вставок. Он со-держит направляющую планку 1, закрепленную с помощью винтов 4 на станине 3 и       находящуюся в постоянном контакте с ответной поверхностью направляющей каретка 2. Между станиной 3 и каждой направляющей планкой 1 установлены две поперечные клиновые вставки 5, контактирующие своими клиновыми поверхностями с ответными поверхностями направляющей планки 1 и имеющие возможность регулировки в вертикальном направлении винтами 6. Направляющие планки 1 постоянно отжимаются от направляю-щей поверхности каретки 2 посредствам пружин 7, установленных на шпильках 8 с кол-пачками 10, которые фиксируются гайками 9. Величина зазора между направляющими каретки 2 и ответными поверхностями направляющих планок 1 регулируется следующим образом. Вначале отпускают винты 4, а затем с помощью винтов 6 перемещают клиновые вставки 5 таким образом, чтобы между направляющей каретки 2 и направляющей план-кой 1 образовался достаточный зазор (больший, чем его требуемая величина, которую необходимо получить в результате регулировки), при этом пружины 7 отжимают направляющие планки 1 от направляющих каретки 2. После этого между ответными клиновыми поверхностями каретки 2 и клиновыми планками 1 устанавливается щуп, толщина которого равна величине зазора, который необходимо обеспечить. За-тем клиновые вставки 5 посредствам регулировочных винтов 6 перемещается в обратном направлении, сжимая при этом пружины 7, и перемещают планки 1 к направляющим ползуна 2, до прижима их клиновой поверхностью установленного щупа, что свидетельствует о получении в результате регулировки требуемой величины зазора. Далее положение направляющих планок 1 окончательно фиксируется путем затяжки винтов 4

Рис 6 Конструкция устройства для регулировки зазора в плоских направляющих посредствам клиновой вставки расположенной по направлению движения            поступательно перемещающийся каретки.

          На Рис 6 показана конструкция устройства для регулировки зазора в плоских направляющих посредствам клиновой вставки расположенной по направлению движения поступательно перемещающийся каретки. В этом случае клиновая вставка 5 расположенная между направляющими станины 1 каретки 2 и прижимной планкой 3, соединенной с кареткой посредствам винтов 4 выполнена с открытым пазом, в котором установлен ходовой винт 6, а его резьбовой хвостовик вкручен в резьбовое отверстие, выполненное в станине 1. Для регулировки величины зазора между направляющими станины 1 и каретки 2 клиновая вставка 6 перемещается в осевом направлении путем вращения в ту или другую сторону винта 7, что за счет наличия у него клиновой поверхности приводит к приближению или удалению направляющих каретки от направляющих станины и соответственно изменению зазора в сторону уменьшения или увеличения.

Рис 7 Конструкция устройства для регулировки зазора между направляющими и кареткой посредствам эксцентриковой оси

          На Рис 7 показана конструкция устройства для регулировки зазора между направляющими и кареткой посредствам эксцентриковой оси установленной в отверстии направляющей. Оно состоит из эксцентриковой оси 1, левая цапфа которой установлена в отверстии 5 левой стойки станины 7, а правая ее цапфа установлена в отверстии 6 правой стойки станины 7, которые выполнены соосными. Кроме того на правой цапфе эксцентриковой оси 1 выполнены шлицы 14, контактирующие с ответными шлицами втулки 11, осевое положение которой фиксируется шайбой 15 и гайками 4, а радиальное – стопроными винтами 16 и гайками 17 контактирующими с ее лыской 12. При этом, левая цапфа эксцентриковой оси 1 имеет резьбу 3 и квадратный хвостовик 2. Между двумя стенками станины 7 расположены направляющие 9, в которых перемещается каретка 10.
Для регулировки зазора между кареткой 10 и направляющими 9 раскручивается гайка 4 и винты 16, снимаются шайба и шлицевая втулка 11. После этого осуществляется по-ворот эксцентриковой оси 1 до получения требуемой величины зазора между ползуном и направляющими, после чего на шлицевый конец 14 эксцентриковой оси 1 в обратном по-рядке устанавливается шлицевая втулка 11, положение которой фиксируется винтами 16 и гайками 11, а затем эксцентриковая ось 1 с торца крепится гайками 4.

Рис. 8 Конструкция устройства для регулировки зазора в направляющих позволяющего компенсировать их износ в вертикальном и горизонтальном направлении.

             На Рис. 8 показана конструкция устройства для регулировки зазора в направляющих позволяющего компенсировать их износ в вертикальном и горизонтальном направлении. Оно содержит направляющие планки 3 и 4 базовые плоскости которых расположены на ответных плоскостях А и Б наклонных пазов выполненных в станине 2 под углом α, при этом направляющие призматические поверхности планок 3 и 4 контактируют с ответными поверхностями направляющих суппорта 1, имеющих форму «ласточкин хвост». Для регулировки положения направляющих 3 и 4 в них выполнены отверстия под установку эксцентриковых осей 6, а для стопорения положения в них выполнены пазы под установку болтов 5 и в станине 2 предусмотрены резьбовые отверстия, в которых установлены стопорные винты 7. Для компенсации износа направляющих, сначала отпускаются болты 5, а затем путем вращения эксцентриковых осей планки 3 и 4 перемещаются вверх и к центру суппорта 1, после этого их положение фиксируется стопорными винтами 7 и выполняется затяжка болтов 5.

Рис 9 Конструкция направляющих скольжения с упругой накладкой для регулирования зазора.

            На Рис 9 показана конструкция направляющих скольжения с упругой накладкой для регулирования зазора. В данном случае направляющие станины 1 образованы установленными на ней и закрепленные болтами 7 призматическими планками 9 упругой накладки 4, а направляющие стола 2 образованы за счет его нижней базовой плоскости и закрепленным на ней призматическими направляющими планками 3, При этом упругая накладка 4 состоит из центральной плиты 8, в отверстиях которой проходят регулировочные винты 5, и упругих пластин 10 соединяющих ее с призматическими планками 9 с тпазами 7 в которые проходят крепежные болты 6. Для регулировки зазора S, при отпущенных болтах 6 регулировочный винт 5 вкручивают в резьбовое отверстие станины, в результате чего упругие пластины 9 деформируются и заставляют призматические планки 9 смещаться в сторону от центра станины, уменьшая, таким образом, зазор S между направляющими станины и суппорта до требуемой величины. После получения требуемой величина зазора производится затяжка болтов 6.

Рис 10 Каретка грузоподъемного устройства с реечным приводом и направляющими скольжения, обеспечивающими постоянный контакт направляющих планок и роликов по всей площади соприкосновения

        На Рис 10 показана каретка грузоподъемного устройства с реечным приводом и направляющими скольжения, обеспечивающими постоянный контакт направляющих планок и роликов по всей площади соприкосновения. Каретка 1 жестко соединена с направляющими планками 2, которые входят с зазором S в пазы 3 роликов 4, установленных с возможностью поворота в стенках 6 неподвижного корпуса, стянутых стойками 7 и гайками 18, при этом центра роликов 4 смещены относительно оси направляющих скалок 2 на величину n, в противоположные стороны, как показано на Рис 25 (величина эксцентриситета n зависит от зазора в направляющих S и расстояния А между осями роликов 4). На каретке 1 закреплена рейка 17 зацепляющаяся с зубчатым колесом 16, закрепленным посредствам шпоночного соединения на приводном валу 8, который на подшипниках 12 и 13, поджатых в торцевыми крышками 14 и 15, установлен в буксах 10 и 11 расположенных в стенках 6 корпуса. При выдвижении каретки 1 грузоподъемного механизма влево, она под действием собственного веса и приложенного к ней усилия от веса перемещаемого груза стремится повернуться против часовой стрелки, это приводит к тому, что ее направляющие планки 2 расположенные в пазах 3 роликов 4, разворачиваются вместе с кареткой 1 с которой они жестко соединены на некоторый небольшой угол, поворачивая при этом ролики 4 за счет наличия эксцентриситета n в том же направлении. Это обеспечивает сохранения контакта нагруженных поверхностей направляющих планок 4 и ответных поверхностей пазов 3 роликов 4 по всей длине соприкосновения

Рис 11 Конструкция цилиндрических направляющих качения каретки
сборочного автомата.

            Для перемещения кареток и ползунов двигающихся с невысокими скоростями и не испытывающими в процессе движения значительные нагрузки успешно используются цилиндрические направляющие скольжения. На Рис 11 показана конструкция цилиндрических направляющих качения каретки сборочного автомата. Каретка 1, имеющая сварную конструкцию, содержит две параллельно расположенные буксы 2, в отверстия которых запрессованы бронзовые втулки скольжения 3, установленные на направляющие штанги 4 цилиндрической формы, закрепленные на станине 5 сборочного автомата. От осевого перемещения штанги 4 фиксируются со стороны правого конца посредствам разрезного кольца 6 и шайбы 7, а со стороны левого конца посредствам стандартного стопорного кольца 8 и регулировочной втулки 9.

Рис 12 Конструкция устройства позволяющего обеспечить равномерный зазор в цилиндрических направляющих

               При использовании цилиндрических штанг в качестве направляющих ползунов исполнительных механизмов крупногабаритного технологического оборудования определенную сложность вызывает обеспечение равномерного зазора между направляющей втулкой скольжения и цилиндрической направляюще Конструкция устройства позволяющего обеспечить равномерный зазор в цилиндрических направляющих ползуна показано на Рис 12. Оно содержит расположенные в сборном ползуне, состоящем из корпуса 8 и крышек 1 и перемещающимся на втулках скольжения 4 по цилиндрическим штангам 9, два ряда отверстий, в каждом из которых имеется два радиальных и одно тангенциальное отверстия. В этих отверстиях расположены гильзы 2 с запрессованными втулками скольжения 4, зафиксированные в осевом направлении посредствам выступов 3 и детали для регулирования зазора в направляющих. В тангенциальном отверстии установлен клиновой фиксатор 7, положение которого фиксируется резьбовой вставкой 10. В радиальных отверстиях опорные пальцы 11, положение которых фиксируется резьбовыми вставками 5. При регулировке, зазора в направляющих ползуна, сначала ослабляется затяжка резьбовых вставок 5 и 10, а затем попеременным вкручиванием резьбовых вставок 5 обеспечивают получение равномерно зазора по периметру втулки скольжения 4. После этого затягивают вставку 10, фиксируя, при этом, клиновой вставкой 7 положений гильзы 2 с втулкой скольжения 4 относительно штанги 9.

На Рис 13 Конструкция цилиндрических направляющих скольжения, позволяющая компенсировать погрешности их взаимного расположения.

               При использовании цилиндрических направляющих скольжения для перемещения кареток, к которым не предъявляется высоких требований по точности перемещения, и не испытывающих при движении значительных опрокидывающих нагрузок возникает необходимость снизить требования по точности расположения направляющих, в том числе по параллельности их взаимного расположения и межцентровому расстоянию между ними. На Рис 13 показана конструкция цилиндрических направляющих скольжения, позволяющая компенсировать погрешности их взаимного расположения. Для этого цилиндрические штанги 3, являющиеся направляющими скольжения для каретки, которая перемещается по ним на втулках скольжения 2, закреплены в отверстиях кронштейнов 4 с возможностью самоустановки по отверстиям втулок 2 каретки 1, при этом левый конец одной штанги 3 и правый коней другой установлены на подшипниках 5 типа ШС и зафиксированы относительно их с помощью стопорных колец 8, а их противоположные концы расположены в парных отверстиях кронштейнов 4 с некоторым радиальным зазором. Таким образом, при перемещении каретки 1 по штангам 3 на втулках скольжения 2 все угловые погрешности взаимного расположения скалок компенсируются их поворотам в шаровых подшипниках 5, а погрешности межцентрового расстояния между ними компенсируются за счет зазоров в отверстиях кронштейнов 4.

Рис 14 Конструкция крепления цилиндрических направляющих скольжения обеспечивающая компенсацию их температурного удлинения

          На Рис 14 показана конструкция крепления цилиндрических направляющих скольжения суппорта, которая позволяет компенсировать их температурное удлинение в процессе работы оборудования. Для этого левые концы цилиндрических штанг 4 и 5 установлены в отверстиях кронштейнов 2, 3 и закреплены в них посредствам клеммного со-единения затянутого болтом 6 (см. Рис. 29 разрез Б – Б), а правые концы пропущены в отверстия кронштейнов 7, 8 и закреплены на них посредствам металлических мембран 9 каждый (см. Рис. 14 вид I), между которыми установлены распорные втулки 10. Центрирование мембран 9 осуществляется за счет установки их базовых поясков в расточки кронштейнов 7 и 8, а крепление – за счет болтов 13. Фиксация осевого положения штанг 4 и 5 обеспечивается винтами 12, которые через тарельчатые пружины 12 замыкают   каждую из штанг на соответствующий комплект мембран 9.

При перемещении суппорта (на Рис. 14 не показан) по штангам 4 и 5расмотренная конструкция их крепления к станине обеспечивает высокую жесткость системы, а возникающие в процессе работы оборудования температурное удлинение компенсируется за счет осевого прогиба мембран 9, посредствам которых правые концы штанг установлены в кронштейнах 7 и 8.

Гидростатические направляющие

           В технологическом оборудовании, поступательно перемещающиеся столы и суппорты которого, испытывая в процессе работы значительные нагрузки должны обеспечивающие точное перемещения на заданное расстояние. Для этого чаще всего применяются гидростатические направляющие, отличающиеся от направляющих скольжения тем, что работают в условиях жидкостного трения. За счет наличия гидростатических направляющих масляной пленки привод перемещаемого стола или суппорта потребляет меньшую мощность, обладает хорошей демпфирующей способностью, обеспечивают высокую точность и равномерность движения, а также точное позиционирование (0,001 – 0,002мм). Однако жесткость таких направляющих ниже, чем направляющих скольжения и для их работы требуется создание сложной гидравлической системы подачи масла под определенным давлением и требуемым расходом. Для создания между контактирующими в процессе движения поверхностями постоянной масляной пленки в гидростатических направляющих выполнены карманы, в которые под давлением подается масло (варианты формы карманов показаны на Рис. 15в).

Рис 15 Принципиальная схема гидростатических направляющих и варианты формы маслоудерживающих карманов

            По характеру восприятия нагрузки гидростатические направляющие делятся на разомкнутые (см. Рис. 15а) и замкнутые (см. Рис. 30б). Незамкнутые направляющие применяются в тех случаях, когда обеспечивается достаточно большая начальная нагрузка и незначительное ее изменение в процессе эксплуатации оборудования. Основное отличие замкнутых направляющих состоит в том, что они содержат, кроме основных, дополнительные направляющие, и это позволяет им воспринимать опрокидывающие моменты.

Рис 16 Схема работы разомкнутых и замкнутых гидростатических направляющих

          Работают гидростатические направляющие следующим образом. Масло под постоянным давлением подается через дроссель в карманы на направляющих, оттуда оно вытекает наружу, преодолевая при этом сопротивление в зазорах (см. Рис.16) . В случае разомкнутых направляющих с увеличением нагрузки Р зазор h уменьшается, а его сопротивление и давление масла в нем возрастают (см. Рис. 16а). В результате новая нагрузка будет уравновешена возросшим давлением масла. В случае замкнутых направляющих давлением в зазоре h1 уравновешиваются нагрузка и давление в зазоре h2 (см. Рис.16б).  Увеличение нагрузки Р ведет к уменьшению h1 и увеличению h2, т.е. к возрастанию давления в зазоре h1 и к уменьшению его в зазоре h2. В результате нагрузка Р уравновешивается. Масло к направляющим может быть подведено разными способами: через дроссели, установленные перед каждым карманом, от отдельных насосов для каждого кармана, через автоматические регуляторы подачи. Форма поверхности гидростатических направляющих, взаимодействующих в процессе движения, как и у направляющих скольжения, может быть плоской, призматической и цилиндрической. Рассмотрим примеры конструктивного исполнения гидростатических направляющие.

Рис 17 Конструкция гидростатических направляющих, состоящая из унифицированных опор

          На Рис 17 показана конструкция гидростатических направляющих, состоящая из унифицированных опор, которая позволяет создавать на их базе направляющие различной длины. Стол 11 технологического оборудования имеет возможность поступательного перемещения посредствам закрепленного на его нижнем торце комплекта унифицированных гидростатических опор 2, установленных и       зафиксированных на станине 10 посредствам прижимных планок 1, закрепленных на станине 10. Унифицированная гидростатическая опора 2 имеет Г – образную форму, а ее опорная честь выполнена с плоскими поверхностями скольжения 3, 4, 5 и 6, на которых выполнены карманы 7 и 8, соединенные с помощью наклонных отверстий, с горизонтальными маслоподводящими отверстиями, а в последних расположены винтовые дроссели 9.

Рис 18 Конструкция гидростатических направляющих с силовым замыканием.

              На Рис 18 показана конструкция гидростатических направляющих с силовым замыканием. На станине 1 выполнены направляющие поверхности основные 2, 3, 4 и дополнительные 5, 6, 7 , а на суппорте 8 выполнены направляющие поверхности ответные основным поверхностям станины, в которых выполнены гидростатические карманы, к которым масло поступает через винтовые дроссели 9 расположенные в суппорте 8. К станине 1 крепятся две прижимные планки 10 и 11, в расточках которых расположены плавающие гидростатические опоры 12, таким образом, что их верхний опорный торец 13 взаимодействует с дополнительными направляющими поверхностями 5, 6, 7 станины 1, а базовая цилиндрическая поверхность 14 уплотнена резиновыми кольцами 16. На верхнем опорном торце 13 выполнен гидростатический карман 15, в который поступает масло через винтовой дроссель 17.
Работают гидростатические опоры с силовым замыканием следующим образом. В исходном положении суппорт 8 лежит на станине 1 и зазоры между основными направляющими 2, 3, 4 и ответными поверхностями суппорта отсутствуют, а между опорными торцами 13 плавающих гидростатических опор 12 и дополнительными направляющими 5, 6, 7 имеются большие зазоры. При включении системы подачи масла, оно через дроссели 9 под давлением поступает к основным направляющим 2, 3, 4 и в полости расточек в прижимных планках 10 и 11 под нижние торца плавающих гидростатических опор 12, что приводит к выдвижению опор 12 и их плотному прижиму к дополнительным направляющим 5, 6, 7. Через некоторое непродолжительное время масло под давлением заполняет гидростатические карманы в основных направляющих 2, 3, 4 и между ними и ответными поверхностями суппорта образуется необходимый зазор (суппорт поднимается на величину этого зазора). В это же время образуется зазор между верхними торцами 13 опор 12 и дополнительными направляющими 5, 6, 7. После этого включается привод и каретка начинает перемещаться. Применение гидростатических направляющих с силовым замыканием, предусматривающих наличие плавающих опор позволяет повысить жесткость направляющих за счет создания дополнительной нагрузки и компенсировать погрешности изготовления дополнительных в направляющих.

Рис 19 Конструкция гидростатических направляющих стола продольно – фрезерного станка с плавающими опорами

            На Рис 19 показана конструкция стола продольно – фрезерного станка в состав гидростатических направляющих которого входят плавающие гидростатические опоры рассмотренные ранее. Стол 1 посредствам планок 4, 5, 6, 7 с гидростатическими окнами взаимодействует с ответными поверхностями основных направляющих станины 2, а по-средствам плавающих гидростатических опор 8, расположенных в расточках прижимных планок 3 взаимодействует с дополнительными направляющими станины.

Рис 20 Конструкция гидростатических направляющих каретки имеющих цилиндрическую форму

         На Рис 20 показана конструкция гидростатических направляющих каретки имеющих цилиндрическую форму. Они содержат две опоры1 (опоры I типа) и две опоры 2 (опоры II типа), закрепленные посредствам болтов 7 на каретке 6, в отверстиях которых установлены две полые цилиндрические штанги 3, закрепленные на станине 5. Направляющая I типа, предназначена для создания гарантированного масляного слоя в зазоре между направляющей штангой 3 и отверстием в чугунном корпусе 6 направляющей опоры. Для этого в отверстии корпуса 6 направляюще выполнены гидростатические карманы 8 в виде отдельных канавок к которым масло под давлением подается через горизонтальные маслоподводящие отверстия 9, с установленными винтовыми дроссели 10 (Д1), а также система дренажных канавок 11 посредствам которых масло сливается в центральные отверстия полых направляющих штанг 3. Направляющая II типа, предназначена не только для создания гарантированного масляного слоя в зазоре между направляющей штангой 3 и отверстием в чугунном корпусе 6 направляющей опоры, но и обеспечивать зажим каретки при ее остановке. Для этого, она содержит запрессованную в корпус 6 втулку 12, в которой помимо гидростатических карманов 8 с маслоподводящими отверстиями 9 и дросселями 10, а также дренажных канавок 11, выполнены проточки 13 и 15, расположенные на обеих концах втулки, герметизированные резиновыми кольцами 14. При движении каретки 4 по направляющим штангам 3 масло от насоса Н под давлением через дроссели Д1 поступает в гидростатические карманы 8 опор 1 и 2, обеспечивая создание масляного слоя. В это время гидрораспределитель Р с электромагнитным управление переключен в правое положение и масло в проточки 13 опор 2 не поступает (каретка 4 расторможена). После остановки каретки 4 гидрораспределитель Р переключается в левое положение и масло от насоса Н под давлением поступает в проточки 13, что приводит к тому, что концы втулок 12 плотно обжимают направляющую штангу 3 и происходит фиксации положения каретки 4 заданном положении.

Направляющие качения.

За последние 25 лет в качестве направляющих в машиностроении все более широко используются направляющие качения, что, прежде всего, связано с серийным выпуском большого количества их различных типов и типоразмеров. Это дает возможность, даже неспециализированным предприятиям эффективно использовать их при создании конструкции различных поступательно перемещающихся столов, суппортов и кареток. Широкая область применения направляющих качения объясняется их существенными преимуществами по сравнению с направляющими скольжение и гидростатическими направляющими, которые заключаются в том, что они обеспечивают: минимальные потери на        трение, высокую точность перемещения и позиционирования, пониженные требования к смазке. Однако необходимо отметить, что область применения направляющих качения в определенной степени сужена наличием у них следующих недостатков: высокой стоимости, пониженного демпфирования, увеличенных габаритных размеров по сравнению, например, с плоскими направляющими скольжения.

Рис 21 Основные виды направляющих скольжения.

                 По конструкции направляющие качения делятся на два вида, это направляющие выполненные на основе стандартных тел качения (шариков, роликов, игольчатых тел качения) и направляющие, выполненные на основе оригинальных опорных роликов перемещающихся по направляющим, имеющим плоскую, призматическую или цилиндрическую форму. На Рис 21а, б, в, г показаны направляющие качения первого вида, а на Рис 21д, е направляющие качения второго вида. На Рис 21а показана направляющая качения, выполненная на основе игольчатых тел качения, уложенных в сепаратор, закрепленный на неподвижной призматической направляющей и взаимодействующих с подвижной                    призматической направляющей имеющей зеркальную форму. На Рис 21б показана каретка установленная на направляющем рельсе посредствами шариковых направляющих качения. На Рис 21в показана каретка установленная на направляющем рельсе посредствами двух роликовых направляющих качения. На Рис 21г показана направляющая втулка, выполненная на основе нескольких замкнутых дорожек с установленными в них шариками. На Рис 21д показана каретка перемещающаяся посредствам реечной передачи по призматическим направляющим на опорных роликах. На Рис 21е показана двухкоординатная         каретка перемещающаяся по цилиндрическим направляющим посредствам опорных роликов.

Рис 22 Примеры конструктивного исполнения направляющих без циркуляции тел качения.

            Направляющие первого вида делятся на два типа: направляющие без циркуляции тел качения и направляющие с циркуляцией тел качения, при этом каждый тип в свою очередь может быть с предварительным натягом и без него. На Рис 22 приведены примеры конструктивного исполнения направляющих без циркуляции тел качения. На Рис 22а показаны направляющие качения без предварительного натяга выполненные на основе двух комплектов стандартных игольчатых тел качения заключенных в стальные штампованные сепаратора, которые установлены между закаленными плоской и призматической ( V – образной ) направляющими станины и каретки. На Рис 22б показаны направляющие качения с предварительным натягом в двух направлениях выполненные на основе стандартных шариков заключенных в стальной штампованный сепаратор, которые установлены между закаленными призматическими (V – образными) направляющими станины и суппорта, при этом регулировка натяга в направляющих осуществляемым посредствам изменения положения левой призматической направляющей станины, которое выполняется с помощью установочного винта, вкручиваемого в резьбовое отверстие станины. На Рис 22в показана аналогичная предыдущей конструкция направляющих качения, которая выполнена на основе стандартных роликов. На Рис 22г показана направляющие качения типа «ласточкин хвост» с предварительным натягом в двух направлениях выполненные на основе стандартных игольчатых тел качения заключенных в стальные штампованные     сепараторы, при этом регулировка натяга осуществляется аналогично примеру показанному на Рис 22б. На Рис 22д показаны прямоугольные направляющие качения с предварительным натягом в одном направлении выполненные на основе стандартных роликов, заключенных в стальные штампованные сепараторы, которые контактируют с закаленными направляющими закрепленными на станине и с закаленными линейками, закрепленными на суппорте посредствам прижимных планок, при этом регулировка натяга осуществляется аналогично примеру, показанному на Рис 22б. На Рис 22е показаны V – образные направляющие качения с предварительным натягом в двух направлениях выполненные на основе стандартных игольчатых тел качения, заключенных в стальные штампованные сепараторы при этом регулировка натяга осуществляется аналогично примеру, показанному на Рис 22б. На Рис 22ж показана призматическая направляющая суппорта, которая в поперечном сечении имеет форму равнобедренного треугольника и выполнена на основе стандартных игольчатых тел качения заключенных в стальные штампованные сепараторы, при этом тела качения контактируют с закаленными направляющими закрепленными на станине, пригонки которых в требуемы размер позволяет обеспечить требуемую величину натяга. На Рис 22и показана цилиндрическая направляющая с нерегулируемым натягом, состоящая из направляющей скалки и втулки между которыми установлен сборный сепаратор, в конусных гнездах которого установлены шарики. В данном варианте направляющих требуемая величина натяга обеспечивается за счет точности изготовления скалки и втулки.

            Однако в последнее время все чаще применяются направляющие с циркуляцией тел качения, поскольку по сравнению с рассмотренными направляющими качения обладают следующими преимуществами:
– более простая реализация направляющих качения при большом перемещении подвижного элемента (стола; суппорта, каретки),
– возможность создания направляющих качения в виде унифицированных узлов, производимых по аналогии с подшипниками специализированными              предприятиями,
– более надежная и простая защита от попадания в направляющие грязи и пыли

Рис 23 Конструкция направляющей качения с циркуляцией тел качения.

             На Рис 23 показана конструкция направляющей качения с циркуляцией тел качения. Она содержит плиту 1, закрепленную на станине станки посредствам винтов 2 и штифтов 2 на которой выполнены базовая и привалочная плоскости для установки направляющих призм 4 закрепленных на плите посредствам винтов 5 и ответную направляющую призму 7, закрепленную на суппорте 6, имеющем возможность поступательного перемещения относительно плиты 1, а между V – образными поверхностями направляющих призм 4 и 7 расположены стандартные шарики 9. Для обеспечения циркуляции шариков при движении суппорта 6 вместе с направляющей 7, в последней выполнен замкнутый канал образованный наружной V – образной и внутренней прямоугольной поверхностями призмы, а также расположенными на ее обеих торцах вставками 11 и 12 с наружной и внутренней радиусными поверхностями, формирующими возвратные части канала, обеспечивающие перемещения шариков 9 с прямого направлении движения на обратное и наоборот. Для создания предварительного натяга в направляющих в резьбовых отверстиях плиты 1 установлены винты 10, вкручивание которых обеспечивает перемещения правой призматической направляющей 4 станины и направляющей 7 суппорта.
Рассмотренная конструкция направляющих качения с циркуляцией тел качения пригодна только для перемещаемых узлов (суппортов, кареток) имеющих небольшие габаритные размеры , поскольку при значительной длине направляющих, например направляющих стола с продольно – фрезерного или большого типоразмера координатно – расточного станка, обеспечить необходимую параллельность дорожек, по которым перемещаются тела качения (шарики, ролики) не представляется возможным. Поэтому появилась конструкция блоков линейных опор качения, так называемых «танкеток». Корпус «танкетки» крепится к подвижному узлу станка (суппорту, столу), а тела качения опираются на рабочую дорожку корпуса «танкетки» и на направляющую закрепленную на станине. При использовании «танкеток» в качестве направляющих легких и суппортов и кареток, не испытывающих значительных нагрузок в процессе движения, их устанавливают на концах нижней базовой плоскости перемещаемого узла, а в тяжело нагруженных столах количество кареток устанавливается на основе прочностного расчета и может быть любым.

Рис 24 Конструкция направляющих качения выполненных на базе линейных опор качения (танкеток).

          Рис 24 Конструкция направляющих качения выполненных на базе линейных опор качения (танкеток). По краям суппорта 24 установлены две пары танкеток 17, по две танкетки на каждую его направляющую. Танкетка состоит из корпуса 1, двух замков 2, расположенных на торцах корпуса 1 и жестко соединенных с ним посредствам штифтов 7, установленных в цапфы 6 корпуса, таким образом, что выполненные в корпусе канавки 4 и 5 вместе с радиусными канавками 10 замков 2 образуют замкнутую дорожку, по которой перемещаются в процессе движения танкетки шарики 3, при этом полностью ее заполняя. С одной стороны радиусные канавки 10 в замках 2 закрыты крышками 8, которые крепятся винтами 9, а шарики 3 при перемещении по открытой канавке 4 для исключения их выпадения закрыты крышками 11. Корпус 1 танкетки 17 крепится к суппорту 15 посредствам винтов 16, а шарики 3 танкетки контактируют с V – образной поверхностью призматической направляющей 14 закрепленной на станине 12 посредствам винтов 13. Натяг в направляющих качения регулируется клином 18.

Рис 25 Конструкция и общий вид танкетки
с цилиндрическими роликами.

            Из – за невысокой нагрузочной способности и жесткости шариковых опор качения, более широкое применении, нашли танкетки с телами качения в виде роликов. На Рис 25 показана конструкция и общий вид танкетки выполненной на базе цилиндрических роликов. Она состоит из корпуса 1 и замков 3, образующих замкнутый канал для роликов 2, вертикальное положение которых в верхней прямолинейной части канала ограничено направляющими пластинами 4 и 5, а вертикальное положение в нижней прямолинейной части канала – крышкой 6. Предварительный натяг в роликовых танкетках регулируется с помощью пружин или клиньев (см. работы [4] и [5]), или гидравлически (см. Рис. 29)

Рис 26 Конструкция рельсовой направляющей качения

           Однако, именно регулировка предварительного натяга, и являлась основным факто-ром, сдерживающим широкое применение шариковых и роликовых танкеток, несмотря на их преимущества, по сравнению с рассмотренными ранее направляющими качения. Поэтому широкое распространение направляющие качения получили рельсовые направляющие каретки, которые в отличии от танкеток содержала рельсу направляющие поверхности которой контактировали с телами качения (шариками и роликами) уже с определенным предварительно установленным изготовителем натягом и потребителю было необходимо только закрепить комплект рельс на станине, выдержав их взаимную параллельность при монтаже. Конструкция рельсовой направляющей качения показана на Рис. 26 Она содержит корпус 1, с закрепленным в его отверстии С – образным сепаратором 2 с кольцевыми канавками в которых расположены тела качения 3 (шарики, ролики) которые контактируют с направляющим рельсом 4.

Рис 27 Общий вид рельсовой направляющей качения и их установка на станине тяжело нагруженного технологического оборудования

         В настоящее время рельсовые направляющие качения успешно используются в высокоскоростном, высокоточном и тяжело нагруженном технологическом оборудовании с ЧПУ. На Рис 27 показан общий вид рельсовой направляющей качения и их установка на станине тяжело нагруженного технологического оборудования с широким столом, для исключения прогиба которого комплект направляющих установлен в три ряда.

          В ряде случаев в качестве направляющих для поступательного перемещения узлов и механизмов используют комбинированные направляющие, состоящие из направляющих скольжения и направляющих качения, что позволяет в более полной мере реализовать их положительные качества.

Рис 28 Конструкция комбинированных направляющих
продольно – фрезерного станка

          На Рис 28 показана конструкция комбинированных направляющих продольно – фрезерного станка, стол которого 1 установлен на горизонтальных направляющих скольжения 2 и 4, выполненных из антифрикционного материала и закрепленных на направляющих 2 станины, а вертикальные направляющие выполнены на базе роликовых танкеток 6 и 7, при этом замыкание горизонтальных направляющих осуществляется посредствам направляющей скольжения 4 закрепленной на прижимной планке 5 и роликовой танкетки 8 закрепленной на прижимной планке

Рис 29 Конструкция комбинированных направляющих суппорта, обеспечивающих повышенную точность и виброустойчивость его перемещения.

          Нас Рис 29 показана конструкция комбинированных направляющих суппорта, обеспечивающих повышенную точность и виброустойчивость его перемещения. На станине 1 закреплены направляющие скольжения из антифрикционного материала взаимодействующие с основными направляющими поверхностями 3 и 4 перемещаемого суппорта 2, при этом дополнительные направляющие 5, 6 и 7 суппорта 1 взаимодействуют с роликовой танкеткой 8, установленной на станине 1 и роликовыми танкетками 9, установленными на рычагах 13. Танкетка 8 постоянно поджимается к направляющей 5 плунжером 10 гидроцилиндра, корпус которого 11 встроен в станину 1 за счет пружины 12 и давления подаваемого из системы масла, а танкетки 9, поджимаются к направляющим 6 и 7 плунжерами 14 гидроцилиндров встроенные в рычаги 13 также за счет пружин 15 и давления подаваемого из системы масла, при этом плунжеры 14 взаимодействуют с закаленными бонками 16 со сферической головкой запрессованными в нижнюю плоскость станины 1. Прилегание боковой поверхности роликов танкеток 9 к плоскости направляющих 6 и 7 обеспечивается за счет выполнения шарнирного соединения рычага 13 в виде шпильки 17 вкрученной в станину 11 и комплекта сферических шайб 18 поджатых к рычагу 13 гайками 18, а также установкой корпуса танкеток 8 на промежуточный П – образный кронштейн 20 контактирующий с рычагом 13 через промежуточный шарик 21.
Работают комбинированные направляющие суппорта следующим образом. При установочных перемещениях суппорта 2 с малой скоростью, когда требуется высокая точность и минимальное трение в направляющих масло под давлением в гидроцилиндры прижима танкеток 8 и 9 не подается и суппорт 2 направляющими поверхностями 3 и 4 прижимается к основным направляющим станины 1 только за счет пружин 12 и 13. Если в процессе движения суппорта 2 на него действуют значительные технологические нагрузки, то для исключения отрыва его направляющих поверхностей 3 и 4 от соответствующих направляющих станины 1 в гидроцилиндры из системы подается масло под давлением, в результате чего между роликами танкеток 8 и 8 и направляющими поверхностями 5,6 и 7 суппорта 2 создается необходимый натяг, что повышает его виброустойчивость.
Помимо плоских направляющих с циркуляцией тел качения применяются и цилиндрические направляющие с аналогичным движением шариков или роликов в процессе движения перемещаемого узла или механизма.

Рис. 30 Варианты конструктивного исполнения цилиндрических направляющих качения

               На Рис. 30а показан общий вид цилиндрической шариковой опоры с циркуляцией тел качения, корпус которой выполнен в виде втулки охватывающей цилиндрическую направляющую штангу. На Рис. 30б показан общий вид незамкнутой цилиндрической направляющей, установленной в корпус с базовой плоскостью для ее крепления на перемещаемом объекте (суппорте, каретке). На Рис 30в показана конструкция корпусе для установки направляющей втулки качения, фиксация которой осуществляется путем зажима винтом утоненной стенки корпуса, образованной сквозным продольным пазом. На Рис. 30г показана конструкция стола имеющего возможность горизонтального перемещения на цилиндрических штангах, посредствам направляющих качения , установленных в корпусах показанных на Рис 30б, в.

Рис. 31 Типовой вариант конструктивного исполнения цилиндрической
шариковой направляющей

           Типовой вариант конструктивного исполнения цилиндрической шариковой направляющей с корпусом, выполненным в виде втулки показан на Рис 31. Эта цилиндрическая направляющая качения содержит корпус 1 направляющей           выполненный в виде втулки, сепаратор с несколькими замкнутыми циркуляционными до-рожками, имеющими два прямых и два радиусных участка по которым в процессе движения направляющей перемещаются шарики 3, а также уплотнительные кольца 4, расположенные с обоих торцев корпуса 1и цилиндрическую направляющую штангу 5. Размеры деталей направляющей выполнены таким образом, что шарики 3 контактируют с направляющей штангой 5 без зазора (с натягом).

Рис 32 Конструкция цилиндрической направляющей с расширенными функциональными возможностями

           На Рис 32 показана конструкция цилиндрической направляющей качения с          расширенными функциональными возможностями, позволяющими ей осуществлять как поступательное так и вращательное движение. Она состоит из корпуса 1, сепаратора 3 с шариками 4, контактирующими с цилиндрической штангой 2, а между корпусом 1 и сепаратором 3 установлен упругий элемент 5, зафиксированный в осевом направлении крышками 6, 7 и стопорными кольцами 8. В сепараторе 3 выполненные замкнутые циркуляционные каналы, заполненные шариками 4, которые имеют прямолинейные участки 9, 10 и возвратные участки 11, 12. Упругий элемент 5 имеет выступы 13 и тонкостенные лепестки 14, расположенные с двух сторон выступов с возможностью контакта с шариками 4.

              Работает цилиндрическая направляющая качения следующим образом. При ее поступательном движении шарики 4 находящиеся напротив выступов 13 упругого элемента 5 движутся в том же направлении по продольному участку циркуляционного канала. Движение от нагруженных шариков передается ненагруженным, находящимся в возвратных участках 11 и 12 циркуляционного канала и в продольном участке в зоне лепестков 12 упругого элемента 5. Лепестки 12 благодаря упругим свойствам не передают нагрузку, а лишь прижимают шарики 4 у штанге 2. При вращении штанги (вала) 2 шарики 4 движутся в направлении вращения и увлекают за собою сепаратор 3, при этом шарики сошедшие с выступа 13 замещаются другими шариками, заводимыми на выступ 13 сепаратором 3. При заходе шариков 4 в нагруженное состояние жесткость лепестка 14 увеличивается и достигает жесткости выступа 13, в результате чего происходит плавный, бесшумный (безударный) заход шариков 4 на выступ 13, что снижает шум в при работе направляющей.

Рис 33 Конструкция незамкнутой цилиндрической опоры качения

          На Рис 33 показана конструкция незамкнутой цилиндрической опоры качения. Она содержит С – образный корпус 1, в расточке которого установлена втулка 2 с сепаратором 3, а в последнем выполнены замкнутые циркуляционные каналы 4 с размещенными в них шариками 5. Между отверстием корпуса 1 и втулкой 2 имеется зазор 6, который прерывается с обеих сторон от проема 7 за счет наличия во втулке 2 выступов 8, в которых имеются резьбовые отверстия для крепления втулки 5 с корпусом 1 посредствам винтов 9. В верхней части корпуса 1 выполнен выступ 10 для крепления к перемещаемому объекту (см. Рис. 44г). Ось расточки в корпусе 1 под установку втулки 2 смещена по вертикали на величину е. Втулка 2 выполнена тонкостенной, что позволяет повысить ее упругие свойства, а на ее внутренней поверхности выполнены продольные выступы 11.
Работает цилиндрическая направляющая качения следующим образом. При поступательном движении направляющей Нагрузка от корпуса 1 передается на втулку 2. Шарики 5 контактирующие с выступами 11 двигаются в том же направлении и передают нагрузку на цилиндрические штанги которые обхватывает направляющая (штанги на Рис 47 не показаны), а шарики 5 не контактирующие с выступами 11, не передают нагрузку, а движутся по циркуляционным каналам под действием нагруженных шариков. Направляющая качения устанавливается на направляющую штангу, по которой она перемещается, с определенным натягом, при этом втулка 2 обжимает направляющие штанги благодаря своим упругим свойствам, что позволяет компенсировать погрешность формы и износи направляющей штанги.

В ряде случаев когда поступательно перемещаемый объект не испытывает в процессе движения значительных нагрузок и не требуется достаточная жесткость опор и высокая точность перемещения измеряемая микронами, достаточно часто используются направляющие, выполненные на основе оригинальных опорных роликов перемещающихся по направляющим штангам , имеющим плоскую, призматическую или цилиндрическую форму. Опорные ролики при этом могут иметь различный профиль поверхности сопряженной с направляющей штангой (см. Рис. 34). На Рис 34а показан опорный ролик с наружной цилиндрической поверхностью, установленный на оси посредствам шарикоподшипника, он обеспечивает фиксацию только вертикального положения перемещаемого объекта (суппорта, каретки), а также имеет невысокую нагрузочную способность, но прост в изготовлении.

Рис 34 Варианты конструктивного исполнения опорных роликов

          На Рис 34б показан усиленный опорный ролик, с наружной цилиндрической поверхностью, за счет установки его на ось посредствам комплекта роликовых конических подшипников. На Рис 34в показан усиленный опорный ролик с V – образной наружной поверхностью, а на Рис 34г – усиленный опорный ролик с радиусной наружной поверхностью, при этом, оба ролика обеспечивают фиксацию перемещаемого объекта в вертикальном и горизонтальном положениях. На Рис 34д показан усиленный опорный ролик с зеркальной V – образной наружной поверхностью, который также обеспечивают фиксацию перемещаемого объекта в вертикальном и горизонтальном положениях. На Рис. 34е и 34ж показаны одноребордный и двухребордный опорные ролики наружная предназначенные для перемещения объекта по направляющим рельсам, они обеспечивает фиксацию только вертикального положения перемещаемого объекта. На Рис. 34и показана комбинированная опора содержащий наружную обойму с горизонтальной осью вращения, установленную на цилиндрической поверхности проушины посредствам двух рядов стандартных роликов, и ролик с вертикальной осью вращения, установленный на валике расположенном в отверстии проушины, которая в свою очередь закреплена на оси, устанавливаемой и неподвижно закрепляемой на перемещаемом объекте. Такая конструкция опоры обеспечивает фиксацию перемещаемого объекта в вертикальном и горизонтальном положениях.

           Для перемещения суппортов и кареток небольших размеров и массы, не испытывающих в процессе перемещения значительных технологических нагрузок наиболее часто находят применение опорные ролики с V – образной наружной поверхностью (см. Рис. 35в), что объясняется простотой изготовления направляющих, по которым они перемещаются, имеющим цилиндрическую форму (см. Рис. 21е). Для более нагруженных кареток применяются опорные ролики с наружной радиусной поверхностью (см. Рис. 34г), для перемещения которых также используются цилиндрические направляющие (см. Рис. 35).

Рис. 35 Каретка с опорными роликами с наружной радиусной поверхностью, перемещяющаяся по цилиндрическим направляющим

Для обеспечения повышенной жесткости направляющих опорные ролики с V – образной наружной поверхностью (см. Рис.34в) применяются совместно с призматической направляющей (см. Рис. 36)

Рис. 36 Каретка с опорными ролики с V – образной наружной поверхностью перемещающимися по призматическим направляющим

           Для создания малогабаритных роликовых опор с повышенной нагрузочной способностью могут использоваться ролики с оригинальной наружной поверхностью. На Рис 37 показана конструкция опоры качения с тороидальными роликами. Она содержит цилиндрический корпус 1, в отверстии которого на подшипниках 3 установлен комплект тороидальных роликов 2, которые опираются на цапфы 4 вкладышей 5, также установленных в отверстии корпуса 1 и зафиксированных в осевом направлении стопорным кольцом 7. При этом ролики 2 контактируют с цилиндрической направляющей штангой 6 по дуге окружности. Компактность конструкции роликовой направляющей обеспечивается за счет размещения комплекта опорных роликов в отверстии цилиндрического корпуса на цапфах вкладышей 5,а увеличение нагрузочной способности опоры обеспечивается за счет размещения нескольких опорных роликов в одной опоре

На Рис 37 Конструкция опоры качения с тороидальными роликами.

      Для прямолинейного перемещения малогабаритных кареток могут использоваться роликовые опоры, выполненные в виде стандартных шарикоподшипников. На Рис. 38 показана конструкция цилиндрической опоры установленной на трех шарикоподшипниках с регулируемым усилием прижима к направляющей. Она содержит корпус 1, в пазах которого установлены                     U – образные пружины 2, отогнутые концы которых входят в отверстия выполненные в осях 3, на которых установлены опоры качения выполненные в виде шарикоподшипников 4, при этом пружины 2 благодаря своей конфигурации прижимают последние к цилиндрической направляющей штанге 5. Для исключения смещения             шарикоподшипника вдоль оси 3 между концами пружин установлены шайбы 6. Крепление пружины 2 на корпусе 1 осуществляется с помощью прямоугольной шайбы 8 с пазом, в котором установлен винт 7. Регулирование усилия прижима шарикоподшипников 4 к направляющей штанге 5 осуществляется путем изменения длины плеча пружины 3, выполняемым за счет перемещения последней в пазу корпуса 1.

Рис. 38 Конструкция цилиндрической опоры установленной на трех шарикоподшипниках с регулируемым усилием прижима
к направляющей.

                На Рис 39 показана конструкция каретки с направляющими в виде
роликовых опор с повышенной нагрузочной способностью. Она содержит
корпус 1 каретки, перемещающейся по направляющим 2 с помощью роликовых опор выполненных в виде шарикоподшипников 3, при этом на корпусе 1 каретки установлено по две эксцентриковые оси 4 и 5 на каждую направляющую, на которых шарнирно установлены коромысла 7 и 8 с парой шарикоподшипников 3 каждая, расположенных на осях 9 и 10. Оси 5 и 9 выполнены эксцентриковыми, что позволяет регулировать зазор между шарикоподшипниками 3 и направляющими 2. Нагрузочная способность каретки увеличена за счет того, что в обоих направления нагрузку воспринимает не один, а два шарикоподшипника

Рис 39 Конструкция каретки с направляющими в виде роликовых опор с повышенной нагрузочной способностью.

Рекомендации по проектированию направляющих

            Перед тем, как приступить к непосредственной разработке конструкции направляющих для поступательного перемещения узла или агрегата проектируемого технического объекта, разработчику необходимо осуществить обоснованный выбор их типа. Основанием для этого являются технические требования, предъявляемые к ним, том числе:
– величина и направление действующих на перемещаемую корпусную деталь сил, а также наличие динамических нагрузок порождающих вибрации,
– ограничения по мощности привода поступательного перемещения,
– скорость перемещения,
– точность позиционирования, перемещаемой корпусной детали,
– требования к износостойкости направляющих
Нагрузки, действующие на перемещаемую корпусную деталь, передаются направляющим, а возникающие, при этом, на поверхности направляющих ответные реакции создают при движении силы трения, величина которых определяет потребное тяговое усилие

Рис 40 Конструктивная схема каретки поступательно перемещающейся по направляющим скольжения

Рис 41. Варианты конструктивной схемы каретки с направляющими качения

          Для снижения тягового усилия Q, при условии что внешняя сила Р не велика, и к жесткости каретки не предъявляется высоких требований, комбинированные направляющие скольжения целесообразно заменить на направляющие качения с оригинальными ро-ликами установленными на подшипниках качения (см. Рис. 41а). Если необходимо обеспечить жесткость и точность перемещения каретки, то для снижения тягового усилия можно использовать направляющие качения в виден так называемых танков (см. Рис 41б), но при этом увеличится сложность и естественно стоимость таких направляющих. Если на каретку действуют значительные по величине внешние силы и необходимо обеспечить достаточную жесткость и точность ее перемещения (позиционирования), а также демпфировать возникающие при движении колебания, то для снижения тягового усилия целесообразно использовать гидростатические направляющие. Но это потребует введения в конструкцию проектируемого технического объекта специальной гидроситстемы смазки направляющих, что естественно усложнит конструкцию изделия в целом. На данном этапе выполняются проектировочные (предварительные) расчеты основных параметров выбранных направляющих (см. работы [2], [3], [4], [6], [7])
Выбранный тип направляющих каретки позволяет рассчитать потребную мощность N и выбрать тип и типоразмер двигателя.

             Выбранный тип и типоразмер двигателя позволяет , зная скорость вращения его вала, вы-полнить кинематический расчет зубчатых передач входящих в понижающий редуктор и определиться с основными конструктивными параметрами выходного звена (числом зубьев ведущей шестерни зубчато – реечной передачи, или диаметром и шагом винта и гайки передачи винт – гайка). После этого выполняется прочностной расчет зубчатых передач и и их основных элементов (валов, подшипников, шпонок, шлицев), позволяющий установить их габаритные размеры, необходимые для дальнейшего проектирования.
Далее после выбора типа направляющих и тип привода поступательного     перемещения каретки или суппорта (зубчато – реечная передача, или передача винт – гайка) и выполнения вышеперечисленных расчетов, осуществляется эскизная компоновка (устанавливается взаимное расположение) направляющих и привода с двигателем на корпусной детали, а также и установленного на ней агрегата или механизма. В результате выполнения этого этапа проектирования устанавливаются основные (базовые) размеры корпуса и основных деталей трех вышеперечисленных конструктивных элементов, устанавливаемых на нем.
После этого разрабатывается сборочный чертеж каретки, при этом, уточняются форма и размеры входящих в узел деталей и устанавливаются технические требования, выполнение которых обеспечивает его работоспособность. Эти требования, как правило, накладывают определенные ограничения на конструкцию направляющих, прежде всего, в части точности изготовления и выбора материала, из которого они должны быть изготовлены, что обязательно должно быть выполнено при разработке рабочих чертежей направляющих и деталей контактирующих с ними.

             Ограничения (требования) по точности, предъявляемые к направляющим и контактирующим с ними деталям (толщина накладок, и направляющих, их неплоскостность, непрямолинейность, отклонение от параллельности и перпендикулярности базовых и привалочных поверхностей), устанавливаются на основе расчета соответствующих размерных цепей, исходным – замыкающим звеном которых являются требования определяющие работоспособность узла, в который они входят.

ЛИТЕРАТУРА

1 Бушуев В. В. Справочник. Практика конструирования машин М:,         Машинострое-ние 2006г.
2 Бушуев В.В. Гидростатическая смазка в станках. М:, Машиностроение 1989г.
3 Детали и механизмы металлорежущих с танков. под ред. Решетова Д. Н.М:,      Машиностроение 1972г.
4 Гусев В. Г. Учебное пособие. Конструкции и расчет направляющих          металлорежущих станков Волгоградский ГУ 2011г
5 Игнатьев Н П Справочно – методическое пособие Проектирование механизмов Азов 2015г.
6 Левина З. М. Контактная жесткость машин М:. Машиностроение 1971г.
7 Расчет и конструирование направляющих качения с роликовыми опорами        Рекомендации ЭНИМС Москва 1974

 

Для приобретения полной версии статьи добавьте ее в корзину

Стоимость полной версии статьи 70 руб