Передачи поступательного движения

500 

Категория: Метки: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

Описание

Библиотеки начинающего
конструктора

Игнатьев Н П

ПЕРЕДАЧИ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО
ДВИЖЕНИЯ

Справочно – методическое пособие

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1. Зубчато – реечная передача……………………………………………5
1.1 Область применения……………………………………………………5
1.2 Геометрические параметры……………………………………………7
1.3 Допуски геометрических параметров………………………………..8
1.4 Расчет тягового усилия и мощности привода с зубчато – реечно передачей………………………………………………………………………10
1.5 Прочностной расчет…………………………………………………..13
1.6 Материалы для изготовления зубчатого колеса и рейки……….14
1.7 Технология изготовления зубчатых реек…………………………..15
1.8 Сборка зубчато – реечной передачи………………………………..16
1.9 Основные конструктивные элементы зубчато – реечной
передачи………………………………………………………………………18
1.9.1 Конструкция зубчатой рейки………………………………………..18
1.9.2 Конструкция шестерни сопряженной с зубчатой
рейкой…………………………………………………………………………..21
1.10 Зубчато – реечная передача с наклонной осью вращения шестерни по отношению к направлению движения рейки……………………………….26
1.11 Червячно – реечная передача……………………………………….27
1.12 Примеры использования зубчато – реечной передачи для преобразования вращательного движения в поступательно и оборот…………………38
1.13 Примеры использования зубчато – реечной передачи в приводе технологической оснастки…………………………………………………… 43
1.14 Примеры использования зубчато – реечной передачи совместно с другими передачами и механизмами…………………………………………………….49
1.15 Рекомендации по проектированию………………………………..53
2 . Винтовые, шариковые и роликовые передачи,
привода и механизмы……………………………………………………..56
2.1 Область применения…………………………………………………..56
2.2 Винтовая передача скольжения……………………………………..57
2.3 Технология изготовления и сборки ходовых винтов и гаек скольжения……………………………………………………………………59
2.4 Конструктивные особенности винтовой передачи
скольжения…………………………………………………………………….63
2.5 Гидростатическая винтовая передача……………………………….68
2.6 Винтовая передача качения……………………………………………74
2.7 Расчет и выбор типоразмера шарико – винтовой
передачи……………………………………………………………………….76
2.8 Конструктивные особенности шарико – винтовой
передачи……………………………………………………………………….83
2.9 Планетарная винтовая передача качения с резьбовыми
роликами………………………………………………………………………99
2.9.1 Конструктивные особенности планетарной
ролико – винтовой …………………………………………………………..101
2.9.2 Перспективные конструкции ролико – винтовой
передачи………………………………………………………………………103
2.10 Дифференциальные винтовые механизмы……………………..107
2.11 Телескопически винтовые передачи…………………………….113
2.12 Винтовые механизмы поступательного перемещения………..118
2.13 Комбинированные винтовые механизмы……………………….124
2.14 Рекомендации по проектированию……………………………..138
3 Направляющие для поступательного перемещения……………..140
3.1 Направляющие скольжения……………………………………….140
3.2 Гидростатические направляющие………………………………..151
3.3 Направляющие качения…………………………………………….155
3.4 Рекомендации по проектированию……………………………….169
Литература…………………………………………………………………177

Введение

В отличии от привода вращательного движения привод поступательного движения содержит механическую передачу преобразующую вращательное движение ведущего звена в поступательное движение ведомого. К таким передачам относится зубчато – реечная передача и винтовая передача и их разновидности, такие, как червячно – реечная передача , или шарико – винтовая передача. В настоящее время они традиционно применяются во всех областях машиностроения, в том числе в технологическом оборудовании для поступательного перемещения ползунов, суппортов и кареток и оснастке в например для привода тисков и домкратов. Обе эти передачи обладают определенными преимущества-ми и недостатками, которые определяют область их наиболее эффективного применения. Основным преимуществом зубчато – реечной передачи является возможность работы с высокой скоростью перемещения, а преимуществом винтовой передачи является обеспечение более высокой точности позиционирования перемещаемого суппорта или каретки. Обе передачи могут обеспечивать большую величину поступательного перемещения до 10 м и более, при этом и рейка и ходовой винт выполняются составными (секционными), что существенно упрощает их изготовление. Проектирование привода поступательного
движения обычно производится одновременно с созданием конструкции приводимой каретки или суппорта, основным элементом которого являются направляющие, примеры конструктивного исполнения которых содержатся в отдельном разделе пособия, при этом рассматриваются направляющие скольжения и направляющие качения. В работе также даются рекомендации по проектированию привода поступательного перемещения, основанные на опыте автора.

1. Зубчато – реечная передача
1.1 Область применения реечной передачи

Реечная передача (см. Рис. 1) может быть получена при бесконечном увеличении диаметра основной окружности зубчатого колеса, которое превращается в рейку, эвольвента в прямую, а эвольвентный зуб в трапецеидальный с прямолинейным рабочим профилем, нормальным к линии зацепления. Основным назначением реечной передачи является преобразование вращательного движения в поступательное и наоборот. По сравнению с передачей винт – гайка, которая также используется для преобразования вращательного движения в поступательное, она позволяет обеспечить более высокую скорость движения стола, или каретки, при значительной величине перемещения (10м и более) с высоким к.п.д. Зубчато – реечная передача обладает и рядом недостатков, которые заключаются в отсутствии самоторможения и значительной погрешности привода при малых перемещениях, из – за наличия зазора в зацеплении, что требует введения в конструкцию передачи специальных устройств для выбора зазора при ее использовании в приводе станков с ЧПУ.

 

Рис. 1 Общий вид зубчато – реечной передачи

             В машиностроении зубчапо – реечная передача в качестве привода применяется:
–  для перемещения на значительное расстояние с большой скоростью шпиндельной бабки продольно – фрезерного станка (см. Рис. 2а), каретки автоматического оборудования для изготовления деталей из фасонного проката (см. Рис. 2б)
–  для перемещения кареток с инструментом в трубогибочных автоматах (см. Рис. 3а), в портальных сварочных автоматах и станках для плазменной и лазерной резки с ЧПУ (см. Рис. 3б), для перемещения суппорта в автоматических пильных центрах (см. Рис. 3в),
–  для перемещения по трем координатам руки со схватом в портальных манипуля-торах (см. Рис. 3г),
–  для поступательного перемещения зажимного элемента технологической оснастки (см. Рис. 36 – 41), для преобразования поступательного движения во вращательное в приводе поворотных столов (см. Рис 19) и в рулевом управлении автомобиля (см. Рис. 45).

Рис. 2 Зубчато – реечный привод для перемещения каретки на большое расстояние

Рис 3 Примеры использования зубчато – реечной передачи

В рассмотренных примерах использования зубчато – реечной передачи в качестве привода поступательного движения, перемещаемым агрегатом были каретки, на которых размещался привод их перемещения. Вторым вариантом использования зубчато – реечной передачи является ее применение в качестве привода поступательного перемещение тяжелых крупногабаритных столов по направляющим станины, испытывающих в процессе движения на большое расстояние (10м и более) значительные технологические нагрузки, при этом, привод, включающий выходную шестерню неподвижно устанавливается на станине станка, а подвижная рейка крепится на поступательно движущемся столе.

Рис 4 Общий вид продольно – фрезерного станка и червяка червячно – реечного привода поступательного перемещения стола

           В этом случае используются не только ортогональные зубчато – реечные передачи, но и передачи с наклонной осью вращения ведущей шестерни к направлению движения рейки, а также червячно – реечные, гидростатические червячно – реечные и червячно – реечные передачи качения (см. раздел 9, 10). На Рис 4 показан общий вид продольно – фрезерного станка и червяк червячно – реечного привода поступательного перемещения его стола

1.2. Геометрические параметры ортогональной

зубчато – реечной передачи.

Расчет геометрических параметров эвльвентного зубчатого колеса ортогональной зубчато – реечной передачи выполняется согласно ГОСТ16532 – 70. Расчет геометрических параметров зубчатой рейки выполняется согласно ГОСТ 13755 – 81.

Рис. 5 Геометрические параметры зубчатой рейки

               Модуль m зубчато – реечной передачи, который на данном этапе проектирования рассчитывается из условия прочности на изгиб и ведется по шестерне (см. раздел 1.5), а основным исходным элементом для расчета является тяговое усилие, которое необходимо приложить к корпусной детали перемещаемого агрегата (стола, суппорта, каретке), для обеспечения нормальной работы проектируемого технического объекта (см. радел 1.4). Число зубьев шестерни z устанавливается исходя из скорости перемещения каретки (стола), проектируемого агрегата, кинематики привода (общего передаточного отношения), и числа оборотов выбранного двигателя.

Рис 6 Чертеж зубчатой рейки.

             На размеры рейки, показанные на Рис 6 устанавливаются следующие требования по точности:
–  b, ширина рейки выполняется по h12,
–  h, высота рейки выполняется по h11,
–  d, допуск на диаметр ролика устанавливается согласно ГОСТ 2475 – 81,       неперпендикулярность привалочной плоскости рейки к базовой плоскости А устанавливается по 8 – 9 степени точности ГОСТ 24643 – 81,
–  L, длина нарезанной части рейки (справочный размер)
Для обеспечения нормальной работы зубчатых колес и рейки их рабочие и базовые поверхности должны быть выполнены с определенной шераховатостью. Требования к шераховатости поверхностей рейки установленные ГОСТ 2789 – 73 и ГОСТ 2.309 – 73, приведены в таблице 1.

1.4 Расчет тягового усилия и мощности привода
с зубчато – реечной передачей.

          Тяговое усилие Q является основным исходным данным для выполнения прочностного расчета зубчато – реечной передачи. Под тяговым усилием понимается усилие необходимое для поступательного перемещения суппорта (каретки, ползуна) проектируемого оборудования с требуемой скоростью. В качестве примера для рассмотрения последовательности расчета используем привод каретки для подачи заготовки из углового проката по роликам подающего стола в рабочую зону технологического оборудования, поступательное перемещение которой осуществляется посредствам зубчато – реечной подачи. Конструктивная схема каретки с зубчато – реечным приводом показана на Рис 7. Она состоит из корпуса, установленного посредствам роликов на цилиндрических направляющих рамы подающего стола, на котором закреплен приводной двигатель и понижающий редуктор, выходная шестерня которого зацепляется с неподвижно закрепленной на раме стола зубчатой рейкой. Кроме того, на корпусе каретки установлен механизм зажима, подаваемой по роликам подающего стола, исходной заготовки.
Исходные данные для расчета привода поступательного привода каретки:
–  G1, вес каретки с приводом,
–  G2, вес исходной заготовки,
–  V , скорость поступательного перемещения каретки,
–  t, время за которое каретка должна разогнаться до установленной скорости поступательного перемещения,
–  a, b, c, L, l, H, h, e, размеры указанные на Рис 7.

Рис 7 Конструктивная схема поступательно перемещающейся каретки с зубчато – реечным приводом

В данном разделе полной версии книги приводятся формулы
для расчета потребного усилия Q.

1.5. Прочностной расчет реечной передачи.

           Прочностной расчет зубчатых передач понижающего редуктора выполняется в соответствии с ГОСТ21354 – 87.Прочностной расчет валов понижающего редуктора выполняется исходя из передаваемой мощности и делительного диаметра зубчатых колес. Опорные подшипники выходного вала привода предварительно выбираются исходя из действующих на них нагрузок ,величины которых рассчитываются при выполнении прочностного расчета вала, и рассчитанных на предыдущем этапе диаметров опорных цапф вала. После этого в соответствии с ГОСТ 18855 – 94 выполняется расчет долговечности выбранных подшипников, в результате которого возможно изменение типа и типоразмера подшипников.

1.6 Материалы для изготовления зубчатого колеса и рейки

            Для изготовления зубчатого колеса и рейки используются различные конструкционные и легированные стали, которые для повышения нагрузочной способности, как правило, упрочняются термическими и химико – термическими методами. При этом необходимо помнить основное правило выбора материала и назначения термообработки зубчатого колеса и рейки работающих в паре, согласно которого твердость боковой поверхности зубьев шестерни должна быть на 30-50 ед HB или на 3-5ед HRC больше, чем у рейки, что обеспечивает их хорошую приработку, позволяющую получить требуемое пятно контакта в передаче. Для изготовления зубчатого колеса и рейки, которые работают в условиях невысоких нагрузок и скоростей применяются качественные углеродистые стали: Сталь 35, 45, 50, стали с повышенным содержанием марганца: Сталь 40Г2, 50Г и низколегированные стали типа: 40Х, 40ХН, 40ХНТ, 35ХГС.
В данном разделе полной версии книги приводятся рекомендации по назначению твердости боковой поверхности зубьев и методы
термической обработки зубчатых колес для ее получения

  1.8. Сборка зубчато – реечной передачи

Работоспособность реечной передачи в значительной степени зависит от взаимного расположения боковых поверхностей зубьев колеса и зубчатой рейки, которое определяется двумя показателями: боковым зазором и пятном контакта, обеспечиваемыми при сборке и зависящими от точности изготовления как зубчатого колеса и рейки, так и деталей входящих в привод (корпус, валы, подшипники). Боковой зазор jn между зубьями колеса и зубчатой рейки определяемый по формуле, приведенной в разделе 1.3 для точных передач уточняется при расчете размерных цепей А и В, при этом предельное отклонение монтажного расстояния fa заменяется на , допуск непаралельности осей fx заменяется на ВΔ, допуск на перекос осей fy заменяется на тΔ (см. Рис. 9).

Рис 9 Размерные цепи определяющие собираемость
реечной передачи.

           На рис 9 показана размерная цепь , определяющая влияние на боковой зазор погрешности межцентрового расстояния в корпусе редуктора и биения зубчатых колес подшипников и валов и размерная цепь ВΔ, определяющая непаралельность боковых поверхностей зубьев в передаче и размерная цепь тΔ, определяющая перекос боковых поверхностей зубьев.

1.9 Основные конструктивные элементы реечной передачи

Реечная передача содержит следующие конструктивные элементы:
–  рейку, закрепленную на станине или на каретке (в зависимости от того, что перемещается: рейка вместе со столом, приводимая шестерней, или шестерня перекатывающаяся по рейке вместе с кареткой ),
–  шестерню, установленную на валу двигателя, или закрепленную на валу который на подшипниках расположен в расточке каретки, или корпуса понижающего редуктора, закрепленного на станине,
–  возвратно – поступательно перемещающийся посредствам направляющих скольжения или качения стол, или каретка,
–  устройства для выбора бокового зазора в передаче.

1.9.1 Конструкция зубчатой рейки

В машиностроении обычно используются два типа реек, рейки прямоугольного сечения и рейки круглого сечения, при этом рейка первого типа используется в приводе столов и кареток , поэтому неподвижно крепится к станине или раме (см. Рис. 9а), а рейка второго типа используется в механизмах преобразования поступательного движения во вращательное (например в пневматических и гидравлических поворотниках) и поэтому располагается в цилиндрических направляющих с возможностью осевого перемещения (см. Рис. 9б)

Рис. 9 Типы конструктивного исполнения рейки

          В отдельных случаях рейка может изготавливаться с двухсторонней нарезкой, либо с дополнительными направляющими поверхностями, а также иметь дополнительные конструктивные элементы, но при проектировании реечной передачи усложнения формы рейки желательно избегать, поскольку это существенным образом увеличивает трудоемкость ее изготовления. При создании беззазорной реечной передачи, например в приводе станков с ЧПУ, в конструкцию рейки может включаться устройство для выбора бокового зазора в передаче.

В данном разделе полной версии книги приведено 5 примеров
конструктивного исполнения зубчатой рейки (см. Рис. в таб.)

1.9.2 Конструкция шестерни сопряженной с рейкой

Шестерня, сопряженная с рейкой, как правило, имеет традиционную конструкцию, реечные передачи в этой части отличаются только местом расположения шестерни на приводном валу. В приводах кареток шестерни располагаются консольно, либо на валу двигателя (см. Рис. 13а), или на выходном валу понижающей передачи (см. Рис. 13б), при этом, обычно, подшипник большего типоразмера устанавливается в ближайшей к шестерне опоре вала, а промежуточное зубчатое колесо может быть выполнено за одно целое с шестерней в виде зубчатого блока. В приводах столов и поворотных механизмах с подвижной рейкой шестерня, чаще всего, располагается между подшипниковыми опорами приводного вала.

Рис 13 Варианты консольного расположения шестерен реечной передачи в приводе каретки

В данном разделе полной версии книги приведено 8 примеров
конструктивного исполнения конструкции
зубчато – реечной передачи (см. Рис. в таб.)

1.10. Зубчато – реечная передача с наклонной осью вращения
ведущей шестерни к направлению движения рейки.

         Основным недостатком ортогональной зубчато – реечной передачи, является низкая редукция, что требует введения в состав привода поступательно перемещаемого агрегата дополнительного редуктора с большим передаточным отношением, и невысокая нагрузочная способность, делающая невозможным ее применение в приводе тяжело нагруженного оборудования с большим перемещением стола. Поэтому на определенном этане развития машиностроения на смену ортогональной зубчато – реечной передаче пришла зубчато – реечная передача с наклонным осью вращения ведущей шестерни к направлению движения рейки, обладающая, прежде всего, повышенной нагрузочной способностью.
В этой передачи ось вращения ведущей шестерни и направление движения рейки располагаются под углом приблизительно равным β= 45 град, поэтому шестерню можно считать многозаходным червяком углом наклона винтовой линии которого равен γ = 45 град.
На Рис 20 показана конструкция привода поперечно – строгального станка с зубчато – реечной передаче пришла зубчато – реечная передача с наклонным по отношению к рейке приводом с косозубой шестерней. Он содержит приводной электродвигатель 1, соединенный посредствам муфты 2 с ведущим валом понижающего редуктора 3, выходной вал которого посредствам муфты 4 соединен с валом 6, одна цапфа которого установлена в подшипнике 5, а вторая посредствам карданной муфты 7 соединена с валом косозубой шестерни 9 установленной на подшипниках качения в корпусе 8 закрепленным на станине 14, при этом шестерня 9 зацепляется с рейкой 10, закрепленной на столе 11, который на направляющих 12 и 13 установлен в ответных направляющих станины 14. Основными недостатками данной передачи является низкая крутильная жесткость вала соединяющего шестерню с редуктором, и значительные осевые нагрузки на подшипники ведущей шестерни и поперечные нагрузки на направляющие стола и станины, вызываемые значительным наклоном зубьев шестерни и рейки.

Рис. 20. Зубчато – реечная передача с наклонной осью вращения ведущей шестерни к направлению движения рейки

1.11. Червячно – реечная передача.

Червячно – реечная передача (см. Рис.21б) в отличие от зубчато – реечной передачи (см. Рис. 21а) состоит из ведущего червяка являющегося коротким ходовым винтом с трапецеидальным профилем и червячной рейки являющейся неполнообхватной гайкой, при этом для снижения распорных сил в зацеплении применяют уменьшенную величину угла профиля резьбы ( вместо 30 град. для стандартной трапецеидальной резьбы – 15 град.)

Рис 21 Схемы зубчато – реечной и червячно – реечной передач

Основным преимуществом червячно – реечной передачи является увеличенная редукция по сравнению с зубчато – реечной передачей. Так, например, при повороте ведущей шестерни зубчато реечной передачи на угол 360 град. перемещение рейки составит : L = πmz ( где: m, z – модуль и число зубьев шестерни), а при повороте червяка червячно – реечной передачи перемещение рейки составит: L = πm (где m – модуль червячной передачи). Таком образом, редукция червячно – реечной передачи в z раз больше чем у зубчато – реечной (например, при числе зубьев ведущей шестерни z = 15 соответственно в 15 раз больше). Кроме того червячно – реечная передача за счет многопарности зацепления обладает гораздо – большей нагрузочной способностью

Рис 23 Конструкция червяно – реечной передачи с устройством для выбора бокового зазора, содержащим дополнительный червяк

            При использовании червячно – реечной передачи в приводе для точного перемешения, например в станках с ЧПУ, также как и при использовании зубчато – реечной передачи, возникает необходимость исключения бокового зазора. Основным способом решение этой задачи является введение в конструкция червячно – реечной передачи дополнительного червяка. На Рис 23 показана конструкция червяно – реечной передачи с устройством для выбора бокового зазора основанная на этом приеме. Она содержит ведущую вал – шестерню вал 1, который на роликовых подшипниках 2 и упорных шарикоодшипниках 4 поджатых гайкой 5 установлен в наклонной расточке корпуса 3 и своим коническим зубчатым венцом 6 , зацепляется с конической шестерней 7 закрепленной посредствам шлицевого соединения на валу 8, установленным в горизонтальной расточке корпуса 3 на роликоподшипниках 9, 10 и упорных шарикоподшипниках 11, 12 поджатых в соевом направлении гайкой 13. Также на валу 8 посредствам шлицевых соединений закреплены основной 14 и дополнительный 15 червяки зацепляющиеся с рейкой, закрепленной на столе станка (рейка на Рис 19 не показана), а между ними установлен плунжерный гидроцилиндр 16, с плунжером 17 расположенным в его рабочей полости 18. Для регулировки бокового зазора в зацеплении конической шестерни 7 и зубчатого венца 6 ведущего вала – шестерни 1 между упорным шарикоподшипником 12 и торцем конической шестерни 7 установлено разрезное регулировочное кольцо 22.
Выбор зазора в червячно – реечной передаче осуществляется следующим образом. Масло из системы под давлением подается в рабочую полость 18 гидроцилиндра 16, в результате чего, корпус гидроцилиндра 16 вместе с основным червяком 14 смещается вправо, а плунжер 14 вместе с дополнительным червяком 15 смещается влево, выбирая таким образом боковой зазор между противоположными поверхностями зубьев обоих червяков и рейки. При этом смещение обоих червяков происходит за счет их движения по соответствующим щлицевым поверхностям вала 8.

В данном разделе полной версии книги приводится 9 примеров конструктивного исполнения зубчато – реечной передачи с повышенной нагрузочной способностью и увеличенным КПД (см. Рис. в таб.)

1.12. Примеры использования зубчато – реечной передачи для преобразования
вращательного движения в поступательное и наоборот

           Наравне с кривошипно – шатунным механизмом зубчато – реечная передача являют-ся основными устройствами для преобразования возврвтно – поступательного движения во вращательное и наоборот. Но если кривошипно – шатунный механизм в основном используется в двигателях внутреннего сгорания, то зубчато – реечная передача используется для преобразования движения практически во всех областях техники, прежде всего благодаря своей компактности, простоте и технологичности. Рассмотрим примеры использования зубчато – реечной передачи для преобразования движения.
На Рис 31 показана конструкция механизма с промежуточной кареткой преобразующего вращательное движение в возвратно поступательное. Он содержит корпуса 1коробчатой формы, в расточке которого на роликовых подшипниках 4 и 5 установлен ведущий вал 2 с закрепленной на нем посредствам шпоночного соединения шестерней 3, обойму 6 с жестко закрепленными на ней направляющими 7, которые имеют возможность вертикального перемещения по роликам 8, шарнирно закрепленных в корпусе 1. В обойме 6 перпендикулярно направляющим 7 выполнены две дорожки, по которым имеет возможность перемещения на роликах 10 каретка 9, внутри которой выполнен замкнутый овальный паз 11 по периметру которого нарезаны зубья, таким образом, что образуют четыре участка, два прямолинейных и два полукруглых, которые замкнуты в единый профиль зубчатой рейки. Зубья замкнутого овального паза 11 находятся в постоянном зацеплении с ведущей шестерней 3.

Рис 31 Конструкция механизма с промежуточной кареткой преобразующего вращательное движение в возвратно поступательное.

          Работает механизм следующим образом. При вращении ведущего вала 2, закрепленная на нем шестерня 3 за счет зацепления с зубьями замкнутой рейки 3 приводит в движение каретку 9, направление которого зависит от того с каким участком рейки 3 (прямолинейным или полукруглым) взаимодействует шестерня 3. При нахождении каретки 6 в положении показанном на Рис. 31, и вращении шестерни 3 по часовой стрелке каретка 6 совершает плоско – параллельное движение, перемещаясь вверх и вправо. При переходе шестерни 3 на правый прямолинейный участок рейки 11 каретка 6 начинает двигаться только вертикально, а при переходе шестерни 3 на нижний полукруглый участок каретка снова начинает совершать плоско – параллельное движение, перемещаясь вверх и влево. Все это время вертикальное движение каретки передается корпусу 1 механизма, который перемещается вверх, а горизонтальное движение каретки при зацеплении шестерни с верхним и нижнем полукруглыми участками рейки 11 корпусу 1 не передается, поскольку каретка 9 скользит по пазам корпуса на роликах 10. Далее шестерня 3, последовательно зацепляясь с нижним полукруглым, левым прямолинейным и верхним полукруглыми участками рейки 11, заставляет каретку перемешаться плоско – параллельно на первом и третьем участках рейки 11и поступательно вниз на втором участке, что приводит к перемещению корпуса 1 вниз и возврату в исходное положение.

В данном разделе полной версии книги приведено 5 примеров конструктивного исполнения устройств, в которых зубчато – реечная передача используется для преобразования поступательного движения во вращательное (см.Рис. в таб.)

1.13. Примеры использования зубчато – реечной передачи в приводе
технологической оснастки

       В технологической оснастке зубчато реечная передача чаще всего применяется для обеспечения поступательного перемещения зажимных, базирующих или транспортирующих элементов, но в отличии от рассмотренных ранее зубчато – реечных приводов технологического оборудования ,эти перемещения намного меньше по величине, а сама передача испытывает намного меньшие нагрузки. Все это в значительной степени в целом упрощает конструкцию привода или механизма в который входит зубчато – реечная передача. Рассмотрим примеры использования зубчато – речной передачи в составе технологической оснастки.

Рис 36 Конструкция зубчато – реечного привода приспособления для ориентации и зажима детали имеющей прямоугольную форму.

         На Рис 36 показана конструкция зубчато – реечного привода приспособления для ориентации и зажима детали имеющей прямоугольную форму. Он содержит корпус 1 с базовой плоскостью, ведущий вал 2 приводимый в движение электроприводом станка, на конце которого установлена гайка 3, шарнирно соединенная с коромыслом 4, концы которого размещены в опорах 5 и 6 с возможностью осевого перемещения относительно них. К опорам 5 и 6 шарнирно прикреплены зубчатые рейки 7 и 8, на горизонтальных и вертикальных поверхностях которых нарезаны зубья. С рейками 7 и 8 находятся в зацеплении шестерни 9 – 12, взаимодействующие с рейками 13 – 16. Рейки 13 и 15, расположенные вертикально, выполнены за одно целое с зажимными прихватами 17 и 18. Рейки 14 и 16, расположенные горизонтально, находятся в постоянном контакте посредствам пружин 21 и 22 с ориентирующими прижимами 19 и 20. Напротив ориентирующих прижимов 19 и 20 установлены неподвижные упоры 23 и 24.
Механизм работает следующим образом. Исходное положение реек 14 и 16 относительно шестерен 10 и 12 регулируется таким образом, чтобы рабочий ход ориентирующих прижимов 19 и 20 был короче, чем рабочий ход зажимных прихватов 17 и 18. Зажимаемая заготовка устанавливается на базовую плоскость 1 корпуса механизма зажима. После этого включается электропривод станка, приводящий во вращение ведущий вал 2 механизма, который получив вращение, при помощи гайки 3, перемещает коромысло 4, которое с помощью опор 5 и 6 сообщает поступательное перемещение рейкам 7 и 8, а последние при этом начинают вращать шестерни 9 – 12, передающие движение рейкам 13 – 16. При этом, ориентирующие прижимы 19 и 20, перемещая закрепляемую заготовку по базовой плоскости 1, доводят ее до контакта с неподвижными упорами 23 и 24, после чего пружины 21 и 22 начинают сжиматься, прижимая заготовку к упорам, до тех пор, пока зажимные прихваты 17 и 18 не зафиксируют ее. Для разжима обработанной заготовки электропривод станка вращает ведущий вал 2 в противоположную сторону, что приводит к возврату зажимных прихватов 17 и 18, а также ориентирующих прижимов 21 и 22 в исходное положение. После чего готовая деталь снимается со станка, а на ее место устанавливается новая заготовка подлежащая обработке.

В данном разделе полной версии книги приводится 6 примеров конструктивного исполнения механизмов для преобразования поступательного движения во вращательное выполненных на основе зубчато – реечной передачи (см. Рис. в таб.)

1.14. Примеры использования – зубчато реечной передачи совместно
с другими передачами и механизмами

          Для решения специфических задач зубчато – реечная передача может быть совмещена с рычажным или кулачковым механизмом, или использоваться в совокупности с другими видами передач. что позволяет создавать механизмы с новыми свойствами и расширенными возможностями. Рассмотрим примеры таких механизмов и приводов.

Рис. 46 Конструкция привода клети для прокатки труб содержащего кривошипно – шатунный механизм и зубчато – реечную передачу.

            На Рис. 46 показана конструкция привода клети для прокатки труб содержащего кривошипно – шатунный механизм и зубчато – реечную передачу. Он содержит раму 1 с направляющими 2 и кронштейнами 3, корпус 4, в параллельных расточках которого на двухрядных сферических роликоподшипниках 5 расположены прокатные валки нижний 6 и верхний 7 с калибрами 8, 9, а на двухрядных сферических шарикоподшипниках 10 оси 11 с роликами 12, с помощью которых корпус 4 поступательно перемещается по направляющим 13 закрепленным на раме 1, получая привод от двух параллельно расположенных тяг 14 кривошипно – шатунного механизма (кривошипно – шатунный механизм на Рис 46 не показан), шарнирно соединенных с корпусом 4. На кронштейнах 3 закреплены две рейки 15, которыми зацепляются ведущие шестерни 16 нижнего валка 6, а его промежуточные шестерни 17, зацепляются с ведомыми шестернями 18, закрепленными на верхнем прокатном валке 7, сообщая последнему синхронное вращение. Для создание продольной и поперечной устойчивости корпуса 1 при его поступательном перемещении он оснащен дополнительными направляющими 19, взаимодействующими с ответными направляющими кронштейнов 3.
Движение прокатной клети и вращение прокатных валков осуществляется сле-дующим образом. Тяга 14 кривошипно – шатунного механизма сообщает корпусу 1 поступательное перемещение в результате которого ведущие шестерни 16 зацепляющиеся с рейкой 15 получают вращение которое они сообщают нижнему прокатному валку 6, а промежуточные шестерни 17 зацепляясь с шестернями 18 передают верхнему валку вращение в противоположном направлении. При этом калибры 8 и 9 установленные на соответствующих валках формируют профиль трубы.

В данном разделе полной версии книги приводится 5 примеров оригинальных конструкций механизмов совмещенных с зубчато – реечной передачей (см. Рис. в таб.)

Винтовые, шариковые, роликовые передачи, привода и механизмы

2.1 Область применения винтовой передачи.

            Передача винт – гайка в отличие от основных видов механических передач, за исключением зубчато – реечной передачи, позволяет преобразовывать вращательное движение в поступательное, и наоборот, что дает возможность создавать широкий спектр приводов и механизмов поступательного перемещения, а обеспечиваемая при этом точность положения выходного звена, например гайки, позволяет создавать механизмы и агрегаты с программируемым приводом.         Широкое применение передачи винт – гайка в различных областях техники объясняется следующими ее преимуществами:
–  компактностью и простотой изготовления,
–  большим передаточным отношением, которое позволяет получить большой –  выигрыш в силе и малую величину перемещения,
–  высокой нагрузочной способностью и достаточно высокой жесткостью, что позволяет использовать ее в качестве силовой передачи,
–   возможность обеспечения самоторможения или не самоторможения, в зависимости от величины угла наклона витков резьбы,
–   плавностью и высокой точностью перемещения,
–  высокой надежностью,
–  бесшумностью.
Передача винт – гайка скольжения, обладая вышеперечисленными преимуществами, имеет и ряд недостатков, это, прежде всего, низкий КПД, обусловленный повышенным трением в передаче, а как следствие повышенным износом и невозможность ее использования при высоких скоростях (особенно это относится к самотормозящимся передачам). Кроме того при использовании передачи например в качестве механизма подачи кареток и суппортов технологического оборудования на значительные расстояния (5метров и более) она имеет жесткость ниже, чем зубчато – реечная передача.
Однако передача винт – гайка качения, в которой контакт винта и гайки осуществляется через промежуточные элементы, например шарики в значительной степени лишен указанных недостатков за счет значительного снижения трения, но при этом сложность изготовления и сборки такой передачи и соответственно ее стоимость существенным образом увеличивается.
Область применения передачи винт – гайка в различных областях техники определяется ее преимуществами и недостатками, при этом она может использоваться как силовая и как вспомогательная. В качестве силовой передача винт – гайка находи применение в следующих технических объектах:
–  винтовые пресса (см. Рис. 109)
–  тиски, подъемники, домкраты, съемники, сборочные приспособления для запрессовки деталей (см. Рис. 112, 113, 121, 131),
–  запорная арматура (см. Рис. 117, 118, 122),
–   упоры, прижимы, замки, талрепы (см. Рис. 108, 125, 126),
–   приводы поступательного и вращательного перемещения (см. Рис. 105, 114, 115, 130)
В качестве вспомогательной передача винт – гайка находи применение в следующих технических объектах:
–  механизмы перемещения суппортов и кареток технологического оборудования,
и элементов приборов (см. Рис 86 – 89, 96, 104, 107, 108, 110, 119)
–  пневмо – гдравлических двигателях (см. Рис. 127, 128, 129, 131)
–  приводы перемещения различных механизмов и агрегатов самолета (см. Рис. 116)

2.2 Винтовая передача скольжения

      Передача винт – гайка скольжения, обладая высокой нагрузочной способностью и удовлетворительной точностью перемещения, проста в изготовления, и поэтому несмотря на низкий КПД, широко применяются в различных областях техники, в том числе в тяжело нагруженных и точных приводах, какими являются приводы столов и суппортов металлорежущих станков, приводы перемещения судовых рулей, и т. п. В качестве резьбы в таких приводах, как правило, используют одно – двухзаходную трапецеидальную резьбу с углом профиля 30 град. по ГОСТ 9484 – 60, который определяет номинальную величину ее геометрических параметров, при этом, на ходовые винты и гайки, применяемые для точных перемещений, устанавливаются: допуск на половину угла профиля витка резьбы, допуск на радиальное биение витка резьбы, допуск на отклонение шага резьбы, нормируемые ТУ Д 22 – 2, согласно которым устанавливается пять классов точности ходовых винтов (0, 1, 2, 3, 4). Допуск на погрешность шага винта приведен в таб.3

                                                                                                 Таблица 3

        Допустимые отклонения половины угла профиля резьбы винтов приведены в таб. 4. Допустимая величина радиального биения наружного диаметра резьбы винтов приведена в табл 5. Параметры шераховатости боковой поверхности сторон профиля трапецеидальной резьбы ходовых винтов и гаек приведены в таб. 6.

                                                                                         Таблица 4

                                                                                         Таблица 5

      В качестве материала для изготовления ходовых винтов нормальной точности применяются упрочняемые термической обработкой углеродистые качественные стали 35, 45, 50, 60, 60Г, а для изготовления винтов повышенной точности применяются также упрочняемые легированные конструкционные стали 35Х, 40Х, 40ХН, 18ХГТ, 12ХН3А,30ХГСА, 30ХВА, 40ХФА, 38ХМЮА. В качестве материала для изготовления гаек применяются чугуны СЧ15, СЧ18, СЧ20, СЧ25, СЧ30, СЧ35, оловянистые бронзы БрО4Ц7С5, БрО4Ц4С17 БрО5Ц5С5,БрО6Ц6С3, БрО10С10, БрО10Ф1, безоловянистые бронзы БрА9Мц2Л, БрА9Мц2Л, БрА9Ж3Л, БрА10Ж3Мц2, Бр11Ж6Н6, а также пластмассы: полистирол, полиформальдегид, фторопласт – 4, капролон, полиамид 610, полиамид АК – 93/7, полиамид ПМ – 67. Таблица 6
При проектировании винтовой передачи скольжения выполняется ее расчет:
–  на износостойкость резьбы гайки по удельному давлению,
–  на прочность ходового винта по приведенному напряжению,
–  на устойчивость для определения критической осевой нагрузки.

Чертеж ходового винта первого класса точности приведен на Рис 48

Рис 48 Чертеж ходового винта первого класса точности

2.3. Технология изготовления и сборки ходовых винтов и гаек скольжения

Поскольку по своей форме ходовой винт имеет полную анологию с валом, а иногда он и конструктивно выполняется за одно целое с валом, то и технология его изготовления во многом схожа с изготовлением длинного нежесткого вала. Отличительной особенностью технологии изготовления ходового винта является нарезка резьбы и сборка длинных составных винтов. На неответственных ходовых винтах с НВ < 350 резьба нарезается за две операции (черновую и чистовую) фрезерованием методом вихревого нарезания или точением профильными резцами. Ходовые винты для точных передач (0, 1 класса точности) имеют высокую твердость НRС = 58 – 62, получаемую закалкой, поэтому резьба на них нарезается методом шлифования на резьбошлифовальных станках за 2 – 3 перехода в зависимости от размеров и класса точности винта. Базой для нарезки резьбы на коротких жестких ходовых винтах служат центровые отверстия. При нарезке резьбы на длинных нежестких ходовых винтах вводят дополнительную технологическую базу, в качестве которой используется наружная поверхность винта. Технология изготовления ходовых гаек в значительной степени аналогична изготовлению точных втулок с двумя базовыми цилиндрическими поверхностями и отличается только нарезкой точной внутренней резьбы.
Работоспособность винтовой передачи существенным образом зависит от взаимного положения винта и гайки, которое обеспечивается при сборке и зависит от точности изготовления деталей входящих в передачу. Предельная величина несовпадения оси винта и гайки определяется величиной зазора в посадке наружного диаметра ходового винта и внутреннего диаметра гайки.
Рассмотрим размерные цепи, определяющие собираемость винтовой передачи, на примере привода пресса для пробивки отверстий в угловом прокате. Дыропробивной пресс состоит из станины 1, установленной на тумбе 2 с возможностью поступательного перемещения в направляющих 6 от шагового привода 3 выходным звеном которого, является ходовой винт 4, взаимодействующий с гайкой 5 (см. Рис. 49). Направляющие 6 установлены на тумбе 2 с возможностью регулировки в горизонтальной плоскости посредствам эксцентриковых осей 7 (см. Рис. 50).
Несовпадение осей ходового винта и гайки дыропробивного пресса определяется следующими размерными цепями:
–  А, размерная цепь, определяющая несоосность осей ходового винта и гайки в вертикальной плоскости,
–  Б, размерная цепь, определяющая несоосность осей ходового винта и гайки в го-ризонтальной плоскости,
–  γ, размерная цепь, определяющая непаралельность осей ходового винта и гайки в вертикальной плоскости,
Ψ , размерная цепь, определяющая перекос осей ходового винта и гайки в гори-зонтальной плоскости.

Рис 49 Размерные цепи А и γ определяющие собираемость винтовой передачи

Рис 50 Размерные цепи Б и Ψ определяющие собираемость винтовой передачи

В данном разделе полной версии книги подробно рассматриваются
вышеуказанные размерные цепи, определяющие собираемость
винтовой передачи

2.4. Конструктивные особенности винтовой передачи скольжения

       Для создания приводов с большой величиной осевого перемещения, например в продольно – фрезерных станках, ходовые винты делают сборными, поскольку ходовой винт длиной 8 – 10 м изготовить цельным практически не возможно используя существующее оборудование. Конструкция сборного ходового винта показана на Рис 51. Предлагаемый ходовой винт содержит две секции 1 и 2 и шпильку 3, имеющую участок 4 с правой резьбой и участок 5 с левой резьбой. В секциях выполнены резьбовые отверстия 6 и 7, имеющие оси, пересекающиеся под прямым углом с осью винта. Шпилька снабжена хвостовиком со шлицевыми выступами 8, с которыми контактируют установленные в секциях 1 и 2 винты 9 (на разрезе А – А винты 9 не показаны).

Рис 51 Конструкция сборного ходового винта

В данном разделе полной версии книги содержится 9 примеров ориги-нальных конструкций винтовых передач с описанием
их работы (см.Рис. в таб)

2.5. Гидростатическая винтовая передача

            При удовлетворительной нагрузочной способности передача винт – гайка скольжения, из – за большого трения в резьбе, имеет крайне низкий КПД, поэтому в тяжело на-груженных винтовых передачах применяются гидростатические винтовые передачи, в которых взаимодействие резьбовых поверхностей ходового винта и гайки происходит в условиях жидкостного трения.Поскольку сопряженные поверхности винта и гайки разделены масляным слоем, а коэффициент жидкостного трения весьма мал, их износ практически отсутствует.           Гидростатическая передача фактически является беззазорной, так как зазор между сопряженными поверхностями винта и гайки заполнен масляным слоем, жесткость которого достаточно высока и не уступает жесткости передачи винт – гайка скольжения. Профиль резьбы в гидростатической передаче обычно трапецеидальный. Недостатком гидростатической передачи является ее сложность обусловленная наличием в гайке дополнительных каналов для подвода смазки и карманов на боковой поверхности витков резьбы для удержания смазки, а также обязательным наличием специальной гидроситсемы для подвода и циркуляции смазки в винтовой паре.

Рис 60 Схема гидростатической передачи винт – гайка показана.

           На Рис 60 показана схема гидростатичекой передачи винт – гайка. Она маслоподводящие каналы 3 и 4 для подвода смазки и канал 5 для ее отвода, а также наклонные каналы 6 и 7 для подвода смазки к карманам 8 и 9 расположенным набоковой поверхности витков резьбы гайки. Подвод смазки (масло под давлением 3 – 4МПа) осуществляется от гидросистемы содержащей насос Н предохранительный клапан КП фильтр Ф и дроссели Д1 и Д2 установленные на входе в маслоподводящие каналы 3 и 4. Слив масла в бае осуществляется по соответствующей магистрали через канал 5. Толщина масляного слоя в гидростатической винтовой передаче определяется величиной зазора между витками резьбы винта и гайки, минимальная величина которого существенным образом зависит от точности рабочей поверхности резьбы. Поскольку от толщины масляного слоя зависит жесткость передачи и потребный расход масла для смазки винтовой пары, зазор в передаче рекомендуется принимать минимально допустимым, равным hmin= 10 – 15 мкм.
Рассмотрим несколько примеров конструктивного исполнения гидростатической передачи винт – гайка. На Рис 61 показана конструкция винтовой гидростатической передачи с двумя полугайками позволяющая регулировать зазор в резьбе. Она содержит ходовой винт 1, с которым взаимодействуют две полугайки 3 и 4 установленные в отверстии корпуса 2, а последний расположен во внутренней полости проушины перемещаемой каретки 6, кроме того в расточках выполненных на наружных торцах полугаек 3 и 4 запрессованы центрирующие втулки 5, отверстия которых с небольшим зазором обхватывают ходовой винт 1. Наружные торцы обеих полугаек 3 и 4 совместно с ответными внутренними поверхностями проушины каретки образуют упорные гидростатические подшипники масло к которым от гидростанции подводится через дроссели Д1 и Д2, а масло к полугайкам 3 и 4 подводится от гидростанции через дроссели Д3 и Д4. Наличие центрирующих втулок 5 и упорных гидростатических подшипников позволяет гайке состоящей из двух полугаек 3 и 4 самоустанавливаться в процессе работы по винту 1.

Рис 61 Конструкция винтовой гидростатической передачи с двумя
полугайками позволяющая регулировать зазор в резьбе.

В данном разделе полной версии статьи содержится 5 примеров конструктивного исполнения гидростатиченской винтовой передачи с описанием работы (см. Рис. в таб.)

2.6. Винтовая передача качения

Как уже говорилось отличительной особенностью данного типа винтовой передачи является отсутствие непосредственного контакта резьбовых поверхностей винта и гайки поскольку они взаимодействуют друг с другом через промежуточные тела – шарики или ролики, что естественно приводит к замене трения скольжения на смешанное трение (трение качение и частично трение скольжения). Поэтому коэффициент полезного (КПД = 0,875 – 0,97),при высокой нагрузочной способности, жесткости и износостойкости пере-дачи. Наиболее широкое распространение получили шариковые винтовые передачи (ШВП) конструктивная схема, и общий вид которой показан на Рис 66. Для нормальной работы передачи, шарики 3 должны иметь возможности перекатываться по винтовой до-рожке образованной винтом 1 и гайкой 2 и возвращаться назад в исходное положение, образуя при этом, единый замкнутый поток, для чего в ШВП предусматривается возвратный (циркуляционный) канал 4.

Рис 66 Конструктивная схема и общий вид ШВП

             Канавки в винте и гайке, по которым перемещаются в процессе работы передачи шарики, могут иметь круглый, овальный, прямолинейный и прямоугольный профиль. Наибольшее распространение в ШВП получил круглый профиль винтовых канавок (см. Рис. 67а), обладающий наименьшими контактными напряжениями, при одинаковой нагрузочной способности по сравнению с другими типами профиля канавки.

Рис 67 Варианты профиля поперечного сечения винтовых канавок в винте и гайке ШВП

            Винты и гайки с таким профилем винтовой канавки не вызывают сложности при изготовлении и обладают высокой износостойкостью при их надлежащей защите от попадания в зону контакта с телами качения пыли и грязи. Для устранения зазора и создания натяга в передачу вводятся дополнительные конструктивные элементы позволяющие осуществить смещение винта относительно гайки в осевом направлении. Овальные (арочные) канавки(см. Рис.67б) не только обладают достоинствами круглого профиля, но и имеют дополнительные преимущества, основным из которых является возможность получения натяга в передаче без дополнительных устройств. Для этого в передаче с арочным профилем канавки применяются шарики увеличенного диаметра.       Призматический профиль канавки (см. Рис. 67в) является наиболее технологичным, обладает меньшим трением, но из – за больших контактных напряжений значительно уступает по нагрузочной способности круглому и арочному профилю канавок.Прямоугольный профиль винтовых канавок(см. Рис. 67г) имеет самый высокий КПД из существующих винтовых пар, но вызывает сложности при шлифовании, что ограничивает область его применения.
Возвратные каналы для циркуляции шариков могут выполняться, как в гайке, таки в винте. Чаще всего обводной канал выполняется в гайке, поскольку, при его размещении в винте, несмотря на значительные уменьшения радиального габарита гайки, увеличивается ее длина, определяющая величину поступательного перемещение ШВП, а также значительно усложняется конструкция ходового винта.

Рис 68 Поперечное сечение винтовой канавки ШВП
качения со смещенным арочным профилем

            Для повышения нагрузочной способности передачи винт – гайка качения могут использоваться винтовые канавки на винте и гайке с увеличенной площадью контакта с шариками. На Рис 68 показано поперечное сечение винтовой канавки передачи винт – гайка качения, которая при работе в составе агрегата находится под действием увеличенных нагрузок при движении перемещаемого суппорта технологического оборудования в одном направлении (при рабочем ходе) и испытывает намного меньшие нагрузки при движении в противоположном направлении (при холостом ходе). В этом случае арочный профиль канавки в винте 1 и гайке 2 имеет односторонне смещенную форму, позволяющую увеличить площадь контакта шариков 3 с винтом 1 и гайкой 2 при движении в рабочем направлении и уменьшить при движении в холостом направлении. Это достигается увеличением наружного диаметра винта dв2 и уменьшением внутреннего диаметра гайки dг1 в направлении действия увеличенной нагрузки и уменьшения наружного диаметра винта dв1 и увеличения внутреннего диаметра гайки dг2 в противоположном направлении.

Рис 69Размеры винтовой канавки ШВП

         По аналогии с шарикоподшипниками соотношение радиусов шарика r2 и желоба r1 для полукруглого и арочного профиля с двухточечным контактом равно:
r1 /r2 = 0,95 – 0,97 (см. Рис 69а),
а для арочного профиля с четырехточечным контактом равно;
r1 /r2 = 0,83 – 0,87 (см. Рис 69б),
при этом, угол контакта а в большинстве случаев равен 45°.
В качестве материала для изготовления ходовых винтов ШВП применяются следующие стали: 8ХФ, 8ХФВД, ХВГ, 2Г2ВН, 2ХВс закалкой до твердости 58- 62НRCисталь20Х3МВФ с азотированием, для изготовления гайки – стали: 9ХС, ШХ15, ХВГс закалкой и стали 18ХГТ, 12ХН3А, 12ХН14А с цементацией, для изготовления вкладышей, обеспечивающих циркуляцию шариков применяются – стали: 9ХС и 40Х с закалкой.
Ввиду того, чтов отличии от винтовой передачи скольжения, ШВП в большой номенклатуре изготавливаются серийно отечественными и зарубежными производителями, расчеты, выполняемые разработчиком при проектировании агрегата или механизма с поступательно перемещающимся выходным звеном, сводятся к определению типоразмера ШВП, устанавливающего диаметр, шага и длину винта. Кроме того, исходя из конкретных требований по точности перемещения, предъявляемых к проектируемому механизму, устанавливается класс точности ШВП.

2.7. Расчет и выбор типоразмера шарико – винтовой передачи

1 Исходными данными для расчета параметров ШВП являются:
–  Fa,осевая нагрузка, действующая на ШВП,
–  Lh,ресурс работы ШВП в составе проектируемого объекта в часах,
величина перемещения выходного звена проектируемого механизма, определяющая длину винта l_в ШВП,
–  N, допустимая мощность приводного двигателя ШВП,
–  точность позиционирования перемещаемой ШВП каретки или суппорта
2 Расчет динамической грузоподъемности ШВП
3 Расчет предельно допустимой длины ходового винта
4 Расчет предельно допустимой скорости вращения ходового винта
5 Установление дискретность перемещения гайки
6 Выбор класса точности ШВП
7 Расчет мощности приводного двигателя ШВП
8 Установление требований по жесткости ШВП

В данном разделе полной версии книги приводятся формулы для выполнения вышеуказанных расчетов, рисунки к ним и
рекомендации по выбору типоразмера и класса
точности ШВП (см. Рис. в таб.)

 

2.8 Конструктивные особенности ШВП

        Возвратный канал ШВП может выполняться как в гайке, так и в винте, однако чаще он делается именно в гайке, что обусловлено простотой конструкции последнего. Чаше всего возвратный канал выполняется в виде изогнутой трубки (см. Рис. 19), при этом направление шариков в трубку и их выход из нее осуществляется или самой трубкой или специальными отражателями, устанавливаемыми в теле гайки.
На Рис 78 полазана конструкция ШВП в которой возвратный канал выполнен в виде встроенной в тело гайки разъемной призматической вставки с цилиндрической канавкой криволинейной формы. Она содержит винт 1 и гайку 2, взаимодействующие посредствам шариков 3, которые циркулируют по винтовой канавке, образованной винтом и гайкой и возвратному каналу 5 выполненному во вставке 4. Призматическая вставка 4, расположенная в продольном пазу 8, выполненном вдоль оси гайки 2, состоит из двух частей, в которых выполнены криволинейные полуканавки 5, образующие возвратный канал имеющий цилиндрическую форму, кроме того во вставке 4 имеется два прямоугольных
выступа 6, посредствам которых она удерживается от продольного перемещения, по-скольку они обхватывают перемычку 10 в пазу 8 гайки. Для гарантированного перехода шариков 3 из винтовой канавки образованной винтом 1 и гайкой 2 в возвратный канал 5 вставка 4 снабжена отражателем 9. Гайка 2, имеющая наружную цилиндрическую поверхность, монтируется в отверстие корпуса агрегата подлежащего перемещению.

Рис 78 Конструкция ШВП, в которой возвратный канал выполнен в виде встроенной в тело гайки разъемной призматической вставки.

           При вращении винта 1 шарики 3 перекатываются по винтовой канавке и наталкиваются на отражатель 9, который направляет их в возвратный канал 5 выполненный во вставке 4, проходя по которому они совершают два поворота и снова попадают в винто-вую канавку образованную винтом и гайкой.

В данном разделе полной версии книги приводится 18 примеров конструктивного исполнения ШВП и РВП с описанием их работы (см. Рис. в таб.)

2.9 Планетарная винтовая передача качения с резьбовыми роликами

Отличительной особенностью роликовинтовых передачи качения является исполь-зование в качестве промежуточных тел качения резьбовых роликов, которые расположены в пространстве между винтом и гайкой или установлены в сепараторе. Резьбовой ролик выполняется с треугольнойрезьбой выпуклого профиляпри угле профиля 2α=π /2 и имеет свинтом или гайкой сопряжение, аналогичное сопряжению с винтом илигайкой шариков, диаметр Dкоторых на 40 % больше среднего диаметра резьбы роликов, а их число равно числу витков резьбы ролика. Конструктивная схема планетарной передачи винт – гайка с резьбовыми роликами (ПРВП) показана на Рис 97, Она содержит ходовой винт 1, гайку 2 с многозаходной резьбой, резьбовые ролики 3, цапфы 4 которых шарнирно установлены в сепараторах 5, выполненных в виде колец. На концах гайки 2 запрессованы втулки 7 с зубчатыми венцами внутреннего зацепления, которые зацепляются с зубчатыми венцами 6 выполненными на концах винтовых роликов 3.

Рис 97 Конструктивная схема планетарной ролико – винтовой передачи качения

            Работает ПРВП следующим образом. При вращении винта 1 ролики 3 обкатываются по резьбовой поверхности гайки 2 и при определенном подборе углов подъема резьбы роликов, винта и гайки, последняя перемещаться в осевом направлении.
Диаметр роликов устанавливается из условия исключения их выкатывания из гайки, которое требует чтобы выполнялось следующееусловие: dр = dг/nг, где – число заходов резьбы гайки. Количество роликов и центральный угол между ними φ также не может быть произвольным. Минимально возможный центральный угол между роликами определяется по следующей формуле: φmin =2π/(nг±nв ); где знак минус соответствует одинаковому направлению резьбы гайки и ролика, а знак плюс – разному. При неправильно выбранных параметрах ПРВП может иметь место проскальзывание роликов, что ведет к периодическому изменению передаточного отношения, недопустимому в точных передачах, используемых а программируемых приводах машин и оборудования, например в металлорежущих станках с ЧПУ. Постоянство передаточного отношения ПРВП обеспечивается при условии что:    nг= и одинаковом направлении резьбы роликов и винта

2.9.1 Конструктивные особенности ПРВП

Рассмотрим примеры конструктивного исполнения ПРВП.На Рис 99 показана конструкция ПРВП со встроенным устройством для регулировки осевого положения роликов. Она содержит ходовой винт 1, резьбовые ролики 2, выполненные с зубчатыми венцами на концах, две полугайки 3 и 4, с запрессованными в их отверстия со стороны противоположных тоцев зубчатыми венцами 5, находящихся в постоянном зацеплении с зубчатыми
венцами резьбовых роликов 2. Цапфы роликов 2 установлены с возможностью вращения в отверстия сепараторов 6, осевое положение которых зафиксировано стопорными кольцами 7. Обе полугайки 3 и 4 расположены в отверстии корпуса 8 и зафиксированы от поворота шпонкой 9, а с торцев поджаты крышками 10 и 11. Устройство для регулировки осевого положения роликов состоит из двух колец 12 и 13 расположенных между полугайками 3 и 4, при этом обращенные друг к другу торцы этих колец имеют винтовую форму. Кольцо 12 зафиксировано от поворота в отверстии корпуса 8 шпонкой 9, а на наружной цилиндрической поверхности кольца 13 выполнен зубчатый венец, зацепляющийся с шестерней 14, которая закреплена на валике 15, установленном в отверстии, выполненном совместно в корпусе 8 и крышке 10.Для регулировки осевого натяга в передаче ослабляют крышку 11, а затем вращают валик 15 , шестерня 14 которого, находясь в зацеплении с зубчатым венцом кольца 13, поворачивает последнее, а за счет наличия винтовых поверхностей на торцах колец 13 и 14 происходит осевой смещение полугаек2 и 3, в результате чего возникает осевой натяг в передаче.

Рис 99 Конструкция ПРВП со встроенным устройством для регулировки осевого положения роликов.

В данном разделе книги приведено 3 примера конструктивного исполнения ПРВП с описание работы (см. Рис. в таб.)

2.9.2 Перспективные конструкции ПРВП

Наиболее трудоемкой в изготовлении деталью ПРВП является гайка, особенно при малом диаметре внутренней резьбы, поскольку для ее шлифования необходимо использовать 5(ти) координатный прецизионный станок с ЧПУ, поэтому конструкция передачи исключающая гайку с точной внутренней резьбой достаточно актуальна.
На Рис 102 показана конструкция безгаечной ПРВП. Она содержит ходовой винт 1, и взаимодействующие с ним винтовые ролики 5, на обеих концах которых выполнены зубчатые венцы Ж и проточки Г, в которых установлены с осевым зазором дополнительные кольца 10, а на торцах винтовых роликов 5 выполнены сферические лунки Д с радиусом Rn, в которых расположены шарики 11 с радиусом , одновременно находящиеся в сферических лунках Е крышек 3 и 4 с таким же радиусом Rn(Rn>Rш). Зубчатые венцы Ж винтовых роликов 5 находятся в постоянном зацеплении с зубчатыми венцами колец 12, которые установлены с радиальным зазором в отверстии стакана 2, при этом их осевое перемещение ограничено торцами К колец 10 и торцами И крышки 4 или полуколец 9, последние введены в конструкцию безгаечной ПРВП для выполнении ее сборки. Для регулировки осевого зазора (натяга) в передаче предусмотрено кольцо 13 устанавливаемое при сборке и настройке передачи между торцем стакана 2 и крышкой 4

Рис 102 Конструкция безгаечной ПРВП

            Работает ПРВП следующим образом. При вращении ходового винта 1 взаимодействующие с ним винтовые ролики 5 вращаются вокруг собственной оси за счет сил трения в резьбе, которая не совпадает с резьбой винта по углу наклона винтовой линии, при этом со стороны ходового винта на каждый винтовой ролик действуют осевая и радиальная силы. Осевые силы с винтовых роликов 5 через шарики 11 и крышки 3 (4) передаются корпусу передачи, который, при этом, перемещается в осевом направлении. Радиальные силы, действующие на винтовые ролики 5, уравновешиваются дополнительными кольцами 10, а последние за счет сил трения вращаются относительно собственной оси. Кольца 12 находящиеся в зацеплении с зубчатыми венцами Ж винтовых роликов 5, синхронизируют их движение, не позволяя им проскальзывать отставая при этом друг относительно друга. Рассмотренная конструкция ПРВП, несмотря на отсутствие гайки, обеспечивает высокую нагрузочную способности и кинематическую точность.

В данном разделе статьи приведено 3 примера перспективных
конструкций ПРВП (см. Рис. в таб.)

2.10 Дифференциальные винтовые передачи.

        Дифференциальная винтовая передача состоит из двух винтовых передач с различ-ными параметрами резьбы, которые могут быть выполнены на основе:
–  винта с двумяучастками резьбы последовательно расположеннымина одном вин-те, взаимодействующими с двумя гайками, при этом одна гайка неподвижно за-креплена, а вторая зафиксирована от вращения (см. Рис 106а),
–  двух винтов различного диаметра, при этом, винт меньшего диаметра взаимодей-ствует с внутренней резьбой винта большего диаметра, а последний взаимодейст-вует с неподвижно закрепленной гайкой (см. Рис. 106б),
–  винта и двух гаек, расположенных одна внутри другой, при этом, внутренняя гайка, взаимодействующая с винтом, зафиксирована от вращения и имеет дополнительную наружную резьбу, взаимодействующую с резьбой наружной гайки, которая зафиксирована от осевого перемещения (см. Рис. 106в).

Рис 106 Основные типы винтовых дифференциальных передач

          Дифференциальный винтовой механизм, показанный на Рис 59а содержит винт 1с резьбами 2 и 3, имеющими различные параметры, неподвижно закрепленную в станине 6 гайку 4, взаимодействующую с резьбой 2 винта 1 и гайку 5, взаимодействующую с резьбой 3 винта 1, которая выполнена в виде втулки, расположенной в отверстии станины 6 и зафиксированной от вращения шпонкой 7. Дифференциальный винтовой механизм, пока-занный на Рис 59б содержит винта 1 большего диаметра во внутренней резьбе 3 которого размещается винт 2 меньшего диаметра, связанный с ползуном 5, при этом винт 1 взаимо-действует с неподвижно закрепленной в станине 6 гайкой 4.Дифференциальный винтовой механизм, показанный на Рис 59в содержит винт 1 зафиксированный от осевого перемещения в станине 5 крышкой 6 и взаимодействующий с внутренней резьбой гайки 2, установленной в поступательно перемещающейся каретке 8 , которая зафиксирована от вращения шпонкой 7, при этом своей наружной резьбой гайка 2 взаимодействует с резьбой наружной гайки 3, зафиксированной от осевого перемещения крышкой 4.

В данном разделе полной версии книги приведено 4 примера конструкции дифференциальных винтовых передач с описанием их работы (см. Рис. в таб.)

2.11 Телескопические винтовые передачи

Телескопическая винтовая передача представляет собою комплект соосно расположенных одна в другой винтовых пар, в которых каждая секция (винт, или гайка), кроме винта наименьшего диаметра выполняется полой, а величина общего перемещения телескопической передачи равна сумме перемещений входящих в нее винтовых передач.
H = n1 t1 + n2 t2 + n3 t3 + nk tk
Где:
–  H, общая величина перемещения телескопической винтовой передачи,
–  n1, n2, n3, nk, количество рабочих витков резьбы первого, второго, третьего и k– го винтов
–  t1, t2, t3, tk, шаг резьбы первой, второй, третьей и k – той винтовой передачи,
Рассмотрим принцип работы и конструктивные особенности телескопического винтового привода показанного на Рис 64.

Рис 111 Конструкция телескопического винтового привода

Он содержит корпус 1, внутри которого расположены телескопические направляющие 2, 3 и 4, зафиксированные от вращения шпонками 5 и телескопического винта состоящего из, расположенных соосно один внутри другого, ведущего винта 8, промежуточного винта 9 и ведомого винта 10, при этом винты 9 и 10 выполнены с внутренними полостями и внутренней резьбой взаимодействующей с резьбой предыдущего винта (внутренняя резьба 9 взаимодействует с резьбой винта 8, а внутренняя резьба винта 10 взаимодействует с резьбой винта 9). Наружной цилиндрической поверхностью винты 9 и 10 взаимодействуют с внутренней цилиндрической поверхностью направляющих 2 и 3, а в осевом направлении – с одной стороны с упругими прокладками 12 и 13, а с другой стороны с кольцами 14 и 16, закрепленными на торцах направляющих 2 и 3 и производящих их взаимную фиксацию в осевом направлении. На правых торцах винтов 8, 9 и 10 выполнены бурты, которые через упругие фрикционные прокладки 17, 18 и 19 контактируют с левыми торцами внутренних полостей винтов 9, 10 и направляющей 4, а между правым торцем подшипника 11 и промежуточным кольцом 21 установлена упругая фрикционная прокладка 16. Ведущий винт 8 установлен в расточке корпуса 1 на подшипнике 11, осевой люфт в котором регулируется за счет прокладки, устанавливаемой под крышку 20, а на цапфе 7 винта 8 посредствам шпоночного соединения закреплен приводной шкив 6
Работает телескопический винтовой привод следующим образом. Вращение от приводного шкива 6 сообщается ведущему ходовому винту 8, по резьбе которого начинает перемещаться в осевом направлении, соединенный с направляющей 2 кольцом 14, промежуточный винт 9, и его движение продолжается до тех пор, пока он не упрется в бурт винта 8 через упругую прокладку 17, установленную на винте. После этого начинается совместное вращение винтов 8 и 9, при котором по резьбе последнего, опирающегося на направляющую 2, начинает перемещаться в осевом направлении, соединенный с направ-ляющей 3 кольцом 15 ведомый винт 10 и его движение продолжается до тех пор, пока он не упрется во фрикционную прокладку 18 промежуточного винта 9. Далее начинается совместное вращение винтов 8, 9 и 10, при котором по резьбе последнего, опирающегося на направляющую 3, начинает перемещаться направляющая 4 и движется до тех пор, пока не упрется во фрикционную прокладку 19 ведомого винта 10. При обратном вращении приводного шкива 6 вместе с ходовым винтом 8 по его резьбе начинает перемещаться соединенный с направляющей 2 промежуточный винт 9 и движется до упора в промежуточное кольцо 21 и упругую фрикционную прокладку 16. После этого начинается совместное вращение винтов 8 и 9, в результате которого происходит расцепление промежуточного винта 9 с ведомым винтом 10 и последний, будучи соединенным с направляющей 3, начинает перемещаться по резьбе винта 9 соединенного с направляющей 2 и движется пока не упрется через упругую фрикционную прокладку 12 во внутренний торец расточки направляющей 2. После этого начинается совместное вращение винтов 8, 9 и 10 в результате чего происходит расцепление направляющей 4 с ведомым винтом 10, после чего направляющая 4 по резьбе винта 10 соединенного с направляющей 3 начинает перемещаться и движется до тех пор пока не упрется через упругую фрикционную прокладку 13 в торец расточки направляющей 3. Упругие прокладки, веденные в конструк- цию телескопической винтовой передачи при сцеплении винтов друг с другом или с направляющими скручиваются и за счет этого накапливают крутящий момент противопо- ложный по направлению крутящему моменту вращающихся винтов, что препятствует заклиниванию винновых передач в момент трогания при расцеплении.

В данном разделе полной версии книги приведено 3 примера конструкции телескопических винтовых передач (см. Рис. в таб.)

2.12 Винтовые механизмы поступательного перемещения

Винтовой механизмы поступательного перемещения (ВМПП) включает в себя при-водной двигатель, понижающий редуктор и винтовую передачу, винт которой является выходным звеном механизма. Вариант конструкции ВМПП выполненный на основе планетарной роликовой передачи с длинными роликами был рассмотрен в разделе 2.6.5 (см. Рис. 58). В последнее время при использовании в качестве привода различных агрегатов ВМПП, который иногда называют электроцилиндром, все чаще вытесняют гидравлические цилиндры, поскольку обладают высокой степенью надежности и не требуют наличия приводной гидростанции. Поэтому ВМПП успешно применяются в различных передвижных агрегатах типа подъемников,приводах управления запорной арматурой (вентилями, клапанами), а также в объектах военной и аэрокосмической техники. Понижающий редуктор ВМПП чаще всего выполняется на основе планетарной, или волновой передачи, позволяющих максимально сократить его габаритные размеры, а форму приблизить к цилиндрической, реже применяются червячные и цилиндрические передачи. Приводной двигатель может монтироваться как снаружи ВМПП, так и внутри его корпуса. В качестве выходной передачи ВМПП могут использоваться все рассмотренные типы винтовых передач. Рассмотрим примеры конструктивного исполнения различных ВМПП

Рис 114 Конструкция ВМПП с тремя независимыми режимами работы выходного звена – поступательным, вращательным и наладочным.

         На Рис 114 показана конструкция ВМПП с тремя независимыми режимами работы выходного звена – поступательным, вращательным и наладочным. Он содержит сборный корпус состоящий из двух частей фланца 1 и стакана 2, гайку 3, установленную в стакане 2 с возможностью поступательного перемещения и взаимодействующий с ней винт 4, вы-полненный за одно целое с установленным на подшипниках 18 во фланце 1 выходным валом 17 волнового редуктора 16, волнообразователь которого установлен на валу электродвигателя 15. На поверхности отверстия стакана 2 выполнены продольные пазы 6, а в стенке гайки 3 сквозной радиальный паз в котором установлена с возможностью поступательного перемещения шпонка 5, кроме того, на наружной поверхности винта 4 выполнены продольные пазы 8. Гайка 3 выполнена за одно целое со штоком 9 являю-щимся выходным звеном механизма, в котором выполнено продольное отверстие в котором установлен вал 11 с шестерней 12 закрепленной на его левом конце, которая находится в зацеплении с зубчатой рейкой 13, выполненной на боковой поверхности шпонки 5, На правом конце вала 11 закреплена рукоятка 19, имеющая со стороны торца 10 штока 9 выступ 20, который при работе механизма находится в одном из трех углублений 21, 22, 23 выполненных на торце 10 штока 9. Углубление 22 соответствует расположению всего тела шпонки 5 в пазу 7 гайки 3. Углубление 23 соответствует положению, когда часть шпонки 5 находится в пазу 6 стакана 2, а часть – в пазу 7 гайки 3. Углубление 21 соответствует положению, когда часть шпонки 5 находится в пазу 8 винта 4, а часть – в пазу 7 гайки 3.С помощью проушины 24 ВМПП крепится к неподвижному основанию, а с помощью про-ушины 25 к перемещаемому объекту.
Работает механизм следующим образом. При нахождении выступа 20 рукоятки 19 в углублении 23 шпонка 5 вводится в паз 6 и таким образом соединяет между собою стакан 2 и гайку 3 с возможностью поступательного перемещения последней, поэтому при вра-щении вала электродвигателя 15 через волновой редуктор 16 вращение передается валу 17 и винту 4, вращение которого за счет взаимодействия с резьбой зайки 3 преобразуется в ее поступательное перемещение вместе со штоком 9, В зависимости от направления вращения вала электродвигателя 15 шток 9 выдвигается из отверстия стакана 2 или втягивается в него и перемещает в соответствующем направлении соединенный с ним посредствам проушины 25 объект. При нахождении выступа 20 рукоятки 19 в углублении 21 шпонка 5 вводится в паз 8 винта 4, и таким образом, соединяет между собою гайку 3 и винт 4, в результате чего гайка, отсоединенная от стакана 2 получая движение от электродвигателя 15 вращается вместе с винтом 4 и штоком 9, сообщая через проушину 25 вращательное движение перемещаемому объекту. При нахождении выступа 20 рукоятки 19 в углублении 21 все тело шпонки 5 размещается в пазу 7 гайки 3 и поэтому не препятствует взаимодействию резьбовых поверхностей гайки 3 и винта 4, что приводит к вращению гайки со штоком 9 относительно винта 4 и стакана 2. В таком режиме вручную осуществляется перемещение штока 9 на требуемую величину, т. е. наладка механизма.

В данном разделе полной версии книги приведено 5 примеров конструкции телескопических винтовых передач (см. Рис. в таб.)

2.13 Комбинированные винтовые механизмы

Достаточно часто объединение винтовой передачи с различными типами механизмов, особенно с кулачковыми, или видами зубчатых передач позволяет создавать устройства, обладающие новыми свойствами, которые получить при индивидуальном использовании винтовой передачи, или какого либо механизма очень проблематично, а иногда и невозможно.Такие комбинированные механизмы обычно используются для получения сложной траектории движения выходного звена, или для реализации изменяющегосяво времени режима работы.Рассмотрим примеры конструктивного выполнения комбинированных винтовых механизмов.
На Рис 72 показана конструкция комбинированного механизма состоящего из     винтовой и конической зубчатых передач, соединение которых позволяет получить движение выходного звена по спирали. Он содержит корпус 1,в котором установлен червяк 2 зацепляющийся с червячным колесом 3, закрепленном посредствам торцевого крепления 4 и шпонки 5 на вертикальном валу 6, который установлен в корпусе 1 на опорном подшипнике 7. На цилиндрическом пояске корпуса 1 расположенным соосно отверстию под установку опорного подшипника 7 расположено коническое зубчатое колесо 12, зафиксированное от вращения винтами 13 и зацепляющееся с конической шестерней 11, удлиненная ступица 9 которой является гайкой, взаимодействующей с резьбой ходового винта 14, при этом, сама ступица 9 установлена в расточке консоли 8 вала 6, выполненной перпендикулярно его оси и зафиксирована от осевого перемещения стопорным винтом 10, который входит в кольцевую проточку на наружной поверхности ступицы – гайки 9. В ходовом винте 14 выполнена продольная канавка 17, в которую входит стопорный винт 18 установленный на ступице – гайке 9 шестерне 11, что при вращении последней препятствует вращению винта, но позволяет ему перемещаться в осевом направлении, относительно гайки 9. Между верхним торцем опорного подшипника 7 и нижним торцем консоли 8 вала 6, для регулировки бокового зазора в конической передаче, установлена мерная прокладка 19.На конце ходового винта 14 по-средствам кронштейна 15 закреплен инструмент 16, который является выходным звеном механизма.

Рис 72 Конструкция комбинированного механизма состоящего из винтовой
и конической зубчатых передач, соединение которых позволяет
получить движение выходного звена по спирали.

          Работает механизм следующим образом. При вращении червяка 2 движение через червячное колесо 3 передается валу 6, при вращении которого вокруг своей вертикальной оси коническая шестерня 11, обкатываясь по неподвижному коническому колесу 12, начинает вращаться вместе своей ступицей – гайкой 9, которая при этом сообщает ходовому винту 14 осевое перемещение, а вместе с винтом перемешается и кронштейн 15 с инструментом 16. Таким образом, инструмент 16 совершает вращательное движение вместе с валом 6 и радиальное поступательное перемещения вместе с ходовым винтом 14, сложение которых обеспечивает движение инструмента по спирали. Параметры спирали определяются передаточным отношением конической передачи и шагом ходового винта.

В данном разделе полной версии книги приведено 14 примеров конструкции комбинированных винтовых механизмов с описанием их работы (см. Рис. в таб.)

3 Направляющие для поступательного перемещения

        Направляющие для поступательного перемещения агрегатов и узлов (столов, суппортов, кареток) являются основным конструктивным элементом любого технологического оборудования, который обеспечивает точное расположение и перемещение его подвижных узлов, при этом они должны обладать только одной степенью свободы, которая обеспечивает поступательное перемещение. 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 пло-ские, призматические и цилиндрические, использование которых обычно определяется действующими на них нагрузками. Материал направляющих должен обладать хорошими антифрикционными свойствами и способностью обеспечить работу направляющих в ус-ловиях конкретных удельных давлений и скоростей движения в течении гарантийного срока эксплуатации технического объекта. Для обеспечения своего функционального назначения направляющие должны быть выполнены с определенными требованиями по точности, в том числе: плоскостностью, прямолинейностью, параллельностью, а также шераховатостью. Кроме того направляющие должны обладать хорошими демпфирующи-ми свойствами и обеспечивать минимальный зазором в соединении, а в ряде случаев ра-ботать с некоторым натягом (направляющие качения).

3.1 Направляющие скольжения

Основные типы направляющих скольжения столов технологического оборудования приводимых показаны на Рис 131.

Рис 131 Основные типы направляющих скольжения

             На Рис 131а 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 4 для регулировки зазора в направляющих. На Рис 131б показана конструкция плоских направляющих отличающаяся от рассмотренной ранее тем, что на нижнем торце стола 1 выполнен выступ 7 и открытый паз 8 на верхнем торце станины 2, а между вертикальной привалочной плоскостью выступа 7 и левой вертикальной стенкой паза 8 установлена планка 4 для регулировки зазора в направляющих. На Рис 131в 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 2 охвачены прижимными планками 3, которые крепятся к выступам 5 стола 1. На Рис. 131д показана аналогичная конструкция направляющих для тяжелого стола. На Рис 131г 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 131е 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 3 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 131а, 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, кроме того, при движении на ползучей скорости, при разгоне и особенно при торможении, они склонны к скачкообразному движению стола, 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 чугуна марки СЧ20, СЧ25, СЧ30, с твердостью поверхности направляющих не ниже HB 180, а столы (каретки) – из стали типа Сталь 45, направляющие которых упрочняют термической обработкой до твердости HRC 48…53. 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 HRC 62…72. 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 марок 20 и 18ХГТ; высоко углеродистых хромистых закаленных сталей марок ШХ15, ШХ15СГ, ХВГ, 9ХС, 7ХГ2В, 8ХФ и азотированных сталей марок 38ХМЮА, 40ХФ, 30ХН2МАД.
Примеры конструктивного исполнения наиболее часто применяемых накладных направляющих приведены на Рис 132.

Рис 132 Примеры конструктивного исполнения накладных направляющих

          На Рис 132а 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 132б отличается от предыдущей тем, что имеет, в отличии от нее, призматический выступ, а не впадину. На Рис 132в 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 132г 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 132д 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 132е показана конструкция плоской направляющей 2 увеличенной толщины, которая входит в паз станины 1, выполненный 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 132ж 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 132и показана конструкция наклонно расположенных направляющих штанг 2 прямоугольного сечения, с продольными пазами, 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 взаимо-действуют с суппортом по размеру Б.

Рис. 133 Конструкция и способ крепления тонких направляющих пластин

             В ряде случаев плоские и призматические направляющие скольжения оснащаются различными тонкими планками из антифрикционного материала (алюминиевого сплава ЦАМ, бронзы, наполненного фторопласта, текстолита, капролона). Пластины из сплава ЦАМ 10 – 5 ГОСТ 21437 – 75 изготовляют литьем; их ширина равна ширине направляю-щих (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 профрезерованны-ми смазочными канавками, просверленными отверстиями для подвода смазки и под уста-новку 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. 133а). 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 133б). При установке направляющих пластин 3 на призматические направляющие 2 между ними могут устанавливаться упорные вставки 4, которые крепятся винтами 6, при 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 133а, 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. 133в). На вертикальных и наклонных направляющих смазочные канавки выполняются в виде единого змеевидного паза с подводящими отверстиями, при этом его поперечные участки делаются с небольшим обратным уклоном для задержания масла (см. Рис. 133г). На узких направляющих пластинах смазочные канавки выполняются в виде ломаной линии с наклонными сторонами (см. Рис. 133д)
Помимо смазочных канавок, выполняемых в направляющих пластинах, в теле станины или стола выполняется система отверстий для подвода смазки в смазочные канавки.

Рис 134 Система отверстий для подвода смазки выполненных в суппорте станка с прямоугольными направляющими.

         На Рис 134 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.
Важным условием точной и долговечной работы направляющих скольжения является зазор между их рабочими поверхностями, величина которого в зависимости от функ-ционального 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.

Рис 135 Конструкция устройства для регулировки призматических направляющих посредствам поперечных клиновых вставок.

            На Рис 135 показана конструкция устройства для регулировки зазора в призматических направляющих посредствам поперечных клиновых вставок. Он содержит направляющую планку 1, закрепленную с помощью винтов 4 на станине 3 и находящуюся в постоянном контакте с ответной поверхностью направляющей каретку 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 направляющей поверхности каретки 2 посредствам пружин 7, установленных на шпильках 8 с колпачками 10, которые фиксируются гайками 9. Величина зазора между направляющими каретки 2 и ответными поверхностями направляющих планок 1 регулируется следующим образом. В начале отпускают винты 4, а затем с помощью винтов 6 перемещают клиновые вставки 5 таким образом, чтобы между направляющей каретки 2 и направляющей планкой 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. Затем 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

В данном разделе полной версии книги приводится 5 примеров конструктивного исполнения устройств для регулировки положения направляющих скольжения для
поступательного перемещения (см. Рис. в таб.)

3.2 Примеры конструктивного исполнения направляющих для
поступательного перемещения

             На Рис 140 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 140 Каретка грузоподъемного устройства с реечным приводом и направляющими скольжения, обеспечивающими постоянный контакт направляющих
планок и роликов по всей площади соприкосновения.

В данном разделе полной версии книги приводится 5 примеров конструктивного исполнения направляющих скольжения для оступательного перемещения (см. Рис. в таб.)

3.3 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 рав¬номерность 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. 145в).

Рис 145 Принципиальная схема гидростатических направляющих и варианты формы маслоудерживающих карманов

        По характеру восприятия нагрузки гидростатические направляющие делятся на разомкнутые (см. Рис. 146а) и замкнутые (см. Рис. 146б). Незамкнутые направляющие при-меняются 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 146 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.146) . 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.146б).
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 направляющих.
На Рис 150 показана конструкция гидростатических направляющих каретки имею-щих 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 горизонталь-ные 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.

Рис 150 Конструкция гидростатических направляющих каретки имеющих цилиндрическую форму

В данном разделе полной версии книги содержится 4 примера конструктивного исполнения гидростатических направляющих для поступательного перемещения (см. Рис. в таб.)

3.4 Направляющие качения.

          В последние 25 лет в качестве направляющих в машиностроении все более широко стали использоватся 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 151 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 переме-щающихся по направляющим, имеющим плоскую, призматическую или цилиндрическую форму. На Рис 151а, б, в, г показаны направляющие качения первого вида, а на Рис 151д, е направляющие качения второго вида. На Рис 151а 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 151б показана каретка установленная на направляющем рельсе посредствами шариковых направляющих качения. На Рис 151в показана каретка установленная на направляющем рельсе посредствами двух роликовых направляющих качения. На Рис 151г показана направляющая втулка, вы-полненная на основе нескольких замкнутых дорожек с установленными в них шариками. На Рис 151д показана каретка перемещающаяся посредствам реечной передачи по приз-матическим направляющим на опорных роликах. На Рис 151е показана двухкоординатная каретка перемещающаяся по цилиндрическим направляющим посредствам опорных роликов.
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 152 приведены примеры конструктивного исполнения направляющих без циркуляции тел качения. На Рис 152а 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 152б 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 152в показана аналогичная предыдущей конструкция направляющих качения, которая выполнена на основе стандартных роликов. На Рис 152г показана направляющие качения типа «ласточкин хвост» с предварительным натягом в двух направлениях выполненные на основе стандартных игольчатых тел качения заключенных в стальные штампованные се-параторы, при этом регулировка натяга осуществляется аналогично примеру показанному на Рис 152б. На Рис 152д 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 152б. На Рис 152е 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 152б. На Рис 152ж 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 152и 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.

Рис 152 Примеры конструктивного исполнения направляющих без циркуляции тел качения.

     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 предпри-ятиями,
–  более надежная и простая защита от попадания в направляющие грязи и пыли

В данном разделе полной версии книги содержится примеров конструктивного исполнения направляющих для поступательного перемещения с циркуляцией тел качения (см.Рис. в таб.)

        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. 160 Варианты конструктивного исполнения цилиндрических направляющих качения

            На Рис. 160а показан общий вид цилиндрической шариковой опоры с циркуляцией тел качения, корпус которой выполнен в виде втулки охватывающей цилиндрическую направляющую штангу. На Рис. 160б 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 160б, в.

В данном разделе рассматриваются 3 варианта выполнения направляющих для поступательно перемещающейся каретки  технологического оборудования

 

        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 сопря-женной с направляющей штангой (см. Рис. 164).

Рис 164 Варианты конструктивного исполнения опорных роликов

              На Рис 164а 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. На Рис 164б показан усиленный опорный ролик, с наружной цилиндрической поверхностью, за счет установки его на ось посредствам комплекта роликовых конических подшипников. На Рис 164в показан усиленный опорный ролик с V – образной наружной поверхностью, а на Рис 164г – усиленный опорный ролик с радиусной наружной поверхностью, при этом, оба ролика обеспечивают фиксацию перемещаемого объекта в вертикальном и горизонтальном положениях. На Рис 164д показан усиленный опорный ролик с зеркальной V – образной наружной поверхностью, который также обеспечивают фиксацию перемещаемого объекта в вертикальном и горизонтальном положениях. На Рис. 164е и 164ж показаны одноребордный и двухребордный опорные ролики наружная предназначенные для перемещения объекта по направляющим рельсам, они обеспечивает фиксацию только вертикального положения перемещаемого объекта. На Рис. 164и 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.

В данном разделе полной версии книги содержится 5 примеров оригинального конструктивного исполнения направляющих поступательного перемещения на опорных роликах (см. Рис. в таб.)

 

Для приобретения полной версии книги сбросьте ее в корзину

Стоимость полной версии книги 500 руб