Егоров О.С., Подураев Ю.В. - Мехатронные модули. Расчет и конструирование (1053456), страница 35
Текст из файла (страница 35)
между поршнем и цилиндром. Рассмотренное устройство может быть использовано и в качестве двустороннего, для чего следует снабдить поршень вторым штоком и убрать возвратную пружину. 222 Глава 8 НАПРАВЛЯЮЩИЕ Направляющими называют устройства, обеспечивающие заданное относительное движение элементов механизма. В мехатронных модулях в основном применяют направляющие для поступательного движения. Направляющие для поступательного движения используют тогда, когда необходимо осуществить перемещение одной детали относительно другой с заданной точностью. К направляющим предьявляют следующие требования; обеспечение плавности перемещения, незначительность силы трения, большой ресурс работы, износостойкость, способность к перемещению при резких перепадах температуры. В зависимости от вида трения различают направляющие с трением скольжения и качения. Выбор типа направляющих и конструктивных схем зависит от их назначения, а также от требований к точности направления перемещения, допускаемой нагрузки, значений сил трения, стоимости изготовления.
Направляющие с трением скольжения и качения по характеру. (виду) воспринимаемой нагрузки подразделяют на открытые и закрытые. К открытым относят направляющие, у которых для замыкания силовой цепи используют дополнительные прижимные усилия (масса подвижной детали, усилие плоской или спиральной пружины, мембраны). Закрытыми являются направляющие, у которых замыкание силовой цепи происходит с использованием конструктивных факторов.
Направляющие в зависимости от формы исполнения рабочих поверхностей делят на цилиндрические, призматические, Н-, П-, Т-образные, в том числе призматические направляющие типа «ласточкин хвоста, 3.1. Направляющие с трением скольжения По конструктивному исполнению направляющие с трением скольжения проще направляющих с трением качения и меньше их по габаритным размерам. При соответствующем выборе материалов они испытывают незначительное влияние температурных перспадов.
Основной их недостаток — относительно большие потери на грецие. 223 Направлявшие с трением скольжения изготовляют из стали ';:.'.; марок 40, 50, УЗА, чугуна марок СЧ12-28„СЧ15-32„бронзы БрОС!0-2, БрОФ!0-1, БрОЦС, латуни. Предпочтителы<ы следующие сочетания материалов: сталь-бронза, сталь-латунь, сталь-чугун. Если мехатронный модуль работает при резких перепадах температуры, то для сопряжения деталей направляющих рекомендуют выбирать материалы с близкими значениями теплового козффициента линейного расширения. Конструктивная схема призматической открытой направляющей с трением скольжения приведена на рис. 8.1, б, где по цилиндрическим направляющим 1, закрепленным на неподвижном основании 3, перемещается каретка 2 с призматическими рабочими поверхностями !42].
Рос. е.! Схемы тех же направляющих закрытого типа приведены иа рис. 8.1, а,в,г и рис. 8.2, а-г. На схеме (рис. 8,1, а) по цилиндрическим направляющим ! и 3 перемешается ползун 2 с цилиндрической и плоской рабочими поверхностями; по прямоугольным призматическим направляющим ! (рис, 8.1, в) перемещается П- образная призма 2; по призматическим направляющим 1 типа «ласточкин хвост» с углом профиля а (обычно а=30е) перемещается призма 2. Для призматических направляющих типа «ласточкин хвост» требуется тщательная сборка и регулировка, так как при незначительном перекосе деталей возможно заедание направляющих. Цилиндрические направляющие 1 изготавливают без устройства от осевого проворачивания (рис.
8.2, а) и с устройством в виде планки 2 (рис. 8.2, б, в) или штифта 2 с головкой, входящей в паз корпуса (рис. 8.2, г). 224 а) Рис. 82 б) Рис. 8.3 В призматических направляющих применяют призмы 1 с трапециевидным (рис. 8.3, а), прямоугольным или треугольным сечением. Регулировку зазоров в направляющих проводят с помощью планок или «сухариков». На схеме (рис. 8.3, б) сдвиг направляющих в боковом направлении устраняют с помощью выступа 1 и планки 2, а вертикальное перемещение — с.помощью двух планок 3. В направляющих, изображенных на рис. 8.1, г регулировку зазора проводят с помощью «сухариков» 3. Для проверки правильности выбора посадки и класса точности сопрягаемых деталей направляющих проводят проверочный расчет по формуле (39]: Л =.0(1*а~(г-го))-М1~аФ-то?)* (8.1) гле Л вЂ” минимальный зазор при данной температуре, мм; 01 наименьший при данном допуске диаметр (или линейный размер) охватывающей детали, мм; Юз — наибольший при данном допуске диаметр (или линейный размер) охватываемой детали, мм; го и (— соответственно начальная и конечная температура, град, направляющих; а1 и аз — коэффициенты линейного расширения материалов сопрягаемых деталей (табл.
8.Ц. Таблица 8.1:, Коэффициент а линейного расширения Знак «плюс» берут в том случае, когда г > г„знак «минус»вЂ” при г с г~. Посадка считается допустимой, если о > О. В случае заклинивания (о с 0) следует назначить более свободную посадку или применять материалы, имеющие одинаковые или мало различающиеся между собой температурные коэффициенты линейного расширения. В отдельных случаях можно уменьшить ширину или диаметр направляющих, но при этом должны соблюдаться требования жесткости и износостойкостн конструкции.
Для предупреждения возможности заклинивания и уменьшения потерь на трение в направляющей г2 Е необходимо, чтобы равнодействующая Д всех сил сопротивления (кроме сил трения) и движущая сила Р (рис. 8.4) действовали по линии направления переРис. 8.4 мещения в плоскости на- правляющих и длина г направляющей превышала ширину Н ползуна, т.е.
8 = (2" 3)Н . При конструировании направляющих возможно появление перекоса, который зависит от длины С между направляющими и плеча Л приложения движущей силы гги ее направления, что приводит к заклиниванию (рис. 8.5, а). Если сила гт приложена к ползуну на плече Ь параллельно направлению перемещения, то она создает ) момент М=Гй, уравновешиваемый моментом пары сил, образованных реакциями Г, в опорах.
Рис. й5 Уравнение равновесия ползуна имеет вид: Гл=Г, Е. Откуда реакции в опорах равны: Гй г Х Полная сила трения равна: 2 Р7~Х Гт — 2Гтр — 2Г ' Г'— гле Гтг — сила трения в одной направляющей; Х вЂ” козффициент трения скольжения. Заклинивания не будет при условии Гт я Г, т.е. < —. гр' 1 (8.2) Х 2 Для обеспечения плавности хода, малого износа рабочих поверхностей и отсутствия заклинивания необходимо выполнять следующие рекомендации: для плоских направляющих прямоугольной формы — < 0,25; йХ Х, для направляющих типа еласточкин хвоста при угле а профиля 0,25; Х, япа для направлякнцих цилиндрической формы — < О,2б. /!/ Движущую силу найдем из условия: Г>0+ Г =О+ —.
2 Я/' Откуда где !2 — сила полезного сопротивления. При приложении силы Глод углом !х к направлению перемещения (рис. 8.5, б) реактивные силы найдем из уравнений статики: Г( Х. + Х) ып а !! Х э Г Х а!па Х, Полная сила трения равна: ГТ ГТР! + ГТР2 Я! + ~т2)У ' Заклинивание будет отсутствовать при условии: Гт к Г сова, т.е. У(Х, +2Х) ~ Г сова. Откуда (Х, + 2ф" Окончательно условие отсутствия силового заклинивания направляющих получим в виде: ! — !г.гйп С8.4) Х. 2 Х ° гйа Из условий отсутствия заклинивания следует, что для уменьшения длины Х направляющей необходимо коэффициент/трения скольжения уменьшить.
Этого можно лостичь подбором материалов пары и соответствующей обработкой трушихся поверхностей. Движущую силу найдем из условия отсутствия заклинивания: (8.5) сова Рабочие поверхности направляющих проверяют на ограниче;-.ие давления: -„4 [ ;де Р, — нормальная сила в точке соприкосновения трущихся поверхностей, Н; А — площадь соприкосновения, ммз; [Р[ — допускаемое давление. При скоростях относительного перемещения до 1 и/с [Р[ 3...4 МПа. 8.2. Направляющие с трением качения Направляющие с трением качения применяют в тех случаях, когда требуется обеспечить легкость и плавность движения.
По сравнению с направляющими трения скольжения эти направляюгцие имеют меньшие потери на трение, долговечны, малочувствительны к перепадам температуры. Направляющие с трением качения изготовляют из закаленных сталей марок ШХ15, 40Х, У8А, У10А, ХВГ, 38ХМЮА. Направляющие с трением качения по форме тел качения делят на шариковые и роликовые.
В качестве промежуточных элементов качения в шариковых направляющих используют шарики, в роликовых — цилиндрические и конические ролики, которые помеща|от между подвижной и неподвижной деталями направляющих. Для удержания шариков или роликов на определенном расстоянии друг от друга применяют сепараторы, изготовленные из латуни или текстолита. Иногда применяют стандартные шариковые или роликовые подшипники. В зависимости от способа установки шариков илн роликов различают направляющие с перекатывающимися и вращающимися вокруг своих осей шариками.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
