Направляющие обеспечивают траекторию движения в конечном счете заготовки (инструмента), точность перемещения узлов и воспринимают внешнюю силу.
Требования: -точность перемещения подвижного узла,
-эксплуатационная долговечность (малый износ),
-высокая жесткость,
-высокие демпфирующие свойства,
-малые силы трения.
Конструктивные требования:
-простота конструкции и изготовления,
-близость тягового устройства к центру тяжести,
-возможность регулировки зазора, натяга,
-благоприятное расположение в рабочем пространстве.
Классификация 1-по виду трения м/у подвижными элементами
-скольжения
-качения
-комбинированные
2- по характеру трения
-полужидкостное (по материалу трущихся пар)
-чугун-чугун
-чугун-сталь
-чугун-текстолит и др
-жидкостное (по принципу образования несущего масляного слоя)
-гидродинамические
-гидростатические
-аэростатические
Полужидкостное возникает на смазанных направляющих, при этом суммараная сила от взаимодействия контактирующих поверхностей деталей и силы вязкого сопротивления смазки не разделяющей полностью эти поверхности. Если смазка полностью разделяет трущиеся поверхности, то трение жидкостное.
3-в зависимости от траектории движения подвижного узла
-прямолинейные
-круговые
4 они же делятся на
-горизонтальные
-вертикальные
-наклонные
5 По форме поперечного сечения
-прямоугольные
-треугольные
-трапецевидные
-цилиндрич
6 Каждую из форм направляющих можно использовать в виде
-охватывающих
-охватываемых
Форма поперечного сечения
Направляющие смешанного трения (скольжения).
Преимущества +высокая контактная жесткость,
+хорошие демпфирующие свойства,
+надёжная фиксация подвижного соединения после перемещения в заданную позицию
Недостатки: -непостоянство сил сопротивления,
-большие силы трения.
-большая разница м/у силами, необходимыми в начальный момент движения и для поддержания перемещения приводит к скачкообразному движению, особенно при малых скоростях, т.о. ниже точность.
Пути решения:- применение антискачковых масел,
-накладки из антифрикционных материалов.
Материал направляющих:
*СЧ ( часто выполяют как одно целое с базовой деталью).+простота, +дешево, -небольшая долговечность
*стальные , чаще в виде отдельных планок, которые приваривают к сварным станинам, а к чугунным крепят винтами или приклеивают (сталь 20,20Х, 18ХГТ, 40ХФ, ХВГ, ШХ15),
*цвет сплавы (алюминевые бронзы, оловянистые бронзы, цинковый сплав)
+высокая износостойкость, +не бывает задиров, + равномерное усилие перемещения, -дорого,
*пластик, +высок характеристики трения, +хорош антизадирные св-ва, +равномерность усилий, -высокий износ, - проблемы направляющих с кислотами, маслами.
(фторопласт, композиты на основе эпоксидных смол, присадки различных порошков металлических).
Направляющие жидкостного трения.
Жидкостное трение можно обеспечить а) за счет гидродинамического эффекта,
б) гидростатич (подача масла м/у направляющими под давлением)
+нет износа направляющих, +высокие демпфирующие св-ва, +плавность хода,
Направляющие качения
+хорошие характеристики трения, равномерность и плавность движения при малых скоротях, +высокая точность установочных перемещений, +малые потери на трение, небольшое тепловыделение, +простота системы смазки.
-высокая стоимость, -высокая трудоемкость изготовления, -низкое депфирование, -повышенная чувствительность к загрязнению.
Чугун применяют редко, в основном использ стальные направляющие.
Для устранения вредного влияния зазоров и увеличения жесткости направляющих создают предварительный натяг, который м.б. получен за счет веса узла и внешней нагрузки. Недостаток такого способа натяга -невозможность выбора оптимальной величины натяга и отсутствие регулировки.
Защита направляющих.
Необходима для предохранения от попадания на рабоч поверхность грязи, мелкой стружки. Отсутствие защиты ускоряет изнашивание, снижает долговечность. Наиболее чувствительны к загрязнению- направл качения.
Применяют:
-войлочное уплотнение(но быстро загрязняется),
-полимерное уплот (защищает от мелких повреждения и от попадания крупной стружки.)
-телескопические щитки (из листовой стали),
-защитные ленты (используют при большой длине хода),
-гармоникообразные меха (увеличивают габариты), изготавл из полимеров.
Расчет направляющих качения:
1)на предельно допустимую нагрузку,
2)на прочность поверхностного слоя и отсутствие пластических деформаций,
3)определение упругих перемещений,
4)долговечность,
5)определяют величины предварительного натяга
Гидростатические и аэростатические направляющие. Комбинированные направляющие. Защита.
Гидростатические -более распространены в МРС чем гидродинамические, обеспечивают жидкостное трение, в т.ч. момент трогания и остановки, а также одинаковый масляный слой при различных скоростях.
-необходимость системы смазки, -необх фиксация узла в заданном направлении.
Гидростат направл имеют карманы, в которые под давлением подается масло, вытекая через зазор наружу, оно создает масляную подушку по всей площади контакта.
По характеру восприятия нагрузки: -незамкнутые, -замкнутые
Комбинированные направляющие. Сочетание направляющих разного типа в одной конструкции. Лучший вариант – направляющие качение+скольжения+облицовка полимерными материалами. «+»:
хорошие характеристики трения; высокая жесткость; демпфирование; беззазорное в главном направлении; дешевле чем направляющие качения.
Элементы качения могут быть на основных (при тяжелых перемещениях), дополнительных и вспомогательных гранях. Остальные грани – полужидкостное трение. Грани скольжение выполняют с частичной разгрузкой роликовыми опорами – повышает точность обработки.
Направляющие с боковыми гранями качения. Использование в станках, где необходимо устранить переориентацию узлов при реверсе (расточные, многооперационные, вертикально-фрезерные…). Гидроразгрузка направляющих п/жидкостного трения – подача масла под давлением. Прим. для наиболее ответственных направляющих. Автоматические системы выбора давления в карманах снижают коэф-т трения, увеличивают долговечность, надежная фиксация узла после перемещения.
Комбинации гидростатических опор и направляющих качения используются в качестве способа создания замкнутых гидростатических опор. Подпружиненные катки обеспечивают надежное замыкание гидростатических опор, даже при отсутствии внешней нагрузки.
Защита направляющих. Необходима для предохранения от попадания на рабочую поверхность грязи, мелкой стружки… Отсутствие защиты ускоряет изнашивание, снижает долговечность. Применяют:
1. войлочное уплотнение. Быстро загрязняется, чаще заменяют;
2. полимерное (комбинированное). Щит. Защита от механических повреждений и попадания стружки;
3. телескопические щитки. В средних, тяжелых станках, при большом ходе узла. Выполнены из листовой стали;
4. защитные ленты. При большой длине хода. Бывают стальные, текстовиниловые, п/а пленка, армированная капроновая сетка. Края ленты смазывают и поджимают;
5. гармоникообразные меха. Высокая герметичность, применяют в шлифовальных и презеционных станках. В сложенном состоянии – увеличивают габариты; по причине провисания добавляют каркас; для защиты от прожига – добавка напыления или фольги.